Практическая работа 10 Расчет бюджета потерь и зоны покрытия сетей gsm и lte
 Скачать 0.73 Mb.
|
|
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №10 Расчет бюджета потерь и зоны покрытия сетей GSM и LTE 1. Цель работы Исследование бюджета потерь и зон покрытия сетей GSM и LTE 2. Задание 1. Расчет бюджета потерь и зон покрытия сетей GSM и LTE. 2. Оценка допустимой скорости передачи по каналу сети LTE для ближних и дальних абонентов. 3. Расчет Расчет бюджета потерь и зоны покрытия сетей GSM и LTE Системы мобильной связи находятся в процессе бурного развития. Глубокое изучение этих процессов, информированность в вопросах развития мобильных технологий, весьма важны для стратегии внедрения и развития систем мобильной связи в нашей стране. В этой связи, данная работа будет весьма полезной при подготовке квалифицированных специалистов в области мобильной связи. Немаловажен факт изучения планирования и оптимизации радиосетей современных систем связи. Что касается планирования радиосетей UMTS и LTE, то они имеют некоторые отличия от аналогичного процесса для других технологий. Отличия обусловлены типом многостанционного доступа на базе OFDM, наличием двух типов дуплекса – частотного (FDD) и временного (TDD), а при планировании сетей с временным дуплексом приходится искать компромисс между радио покрытием и емкостью сети. Существуют два основных варианта планирования сетей с целью формирования максимальной площади покрытия или с целью обеспечения требуемой емкости. Эти задачи порой противоречат друг другу. Например, в городских условиях при высокой плотности абонентов зоны обслуживания базовых станций (БС) по площади гораздо меньше максимально возможной, но оптимизированы по пропускной способности. В сельской местности зачастую ситуация – противоположная, плотность абонентов – невысокая, и базовые станции устанавливаются на максимальном удалении друг от друга так, чтобы закрыть каждой БС максимальную территорию. Но ив томи другом случае оценивают как радио покрытие, таки емкость сети для того, чтобы выявить в проекте сети факторы, ограничивающие ее характеристики. Как правило, планирование радиосети включает в себя несколько этапов. Как ив сетях второго поколения они могут быть разделены на 3 фазы начальное планирование (расчет, постановка целей, детальное планирование радиосети и работы по оптимизации. В сотовых системах, в которых все каналы связи в воздушном интерфейсе работают на одной частоте (WCDMA), количество одновременно обслуживаемых пользователей влияет на уровень шумов в системе. Следовательно, планирование зоны обслуживания и емкости радиосети UMTS не могут быть отдельными этапами планирования, в отличие от планирования радиосети GSM, где эти два этапа могут четко разграничиваться. В случае планирования UMTS для каждого конкретного вида услуги необходимо определение и соответственно выполнение требований к качеству обслуживания. На практике данное означает, что самые строгие требования должны определять плотность расположения базовых станций. В данной курсовой работе необходимо произвести расчет параметров сетей GSM, LTE, WCDMA, расчет бюджета радиолиний системы WCDMA, планирование и расчет радиосетей LTE, а также расчет оптимального уровня помех в зоне действия сотовой связи GSM. Для проведения соответствующего расчета необходимо задастся исходными значениями тип передаваемых данных – VoIP, скорость передачи 39,7 кбит/с, Δf системы 10 МГц. Высоты подъёма антенны абонентских станций 1.5 м, а базовых станций 30 им в городской и пригородной зоне соответственно. В работе производится оценка зоны покрытия сети по моделям распространения Okumura–Hata и COST 231 – Hata. 1. Определить радиус зоны покрытия в городе для сети сотовой связи GSM, если известны значения потерь дБ, высоты базовой станции Н БС =50м и абонетской станции Н МС =1,5м. Пример расчета Для GSM 1800 и LTE1800 (город Н 9 , 44 ( ) 7 , 0 lg 1 , 1 ( lg 4 , 35 lg 82 , 13 5 , 45 БС МС Н БС Н 10 F F L R (10.1) Необходимо провести самостоятельный расчет согласно варианта задания, представленного в таблице 10.1. Таблица 10.1 Исходные значения Вариант L, дБ МС, м Н БС , м тип сети 1 127 1,4 40 GSM-1800 2 129 1,6 45 LTE1800 3 130 1,65 50 GSM-1800 4 135 1,5 45 LTE1800 5 128 1,7 56 GSM-1800 6 131 1,5 47 LTE1800 7 129 1,4 50 GSM-1800 8 126 1,5 45 LTE1800 9 127 1,4 40 GSM-1800 10 140 1,5 47 LTE1800 2. Для сети сотовой связи LTE 900 определить радиус зоны покрытия, если известны значения потерь L=140 дБ, высоты базовой станции Н БС =43м и абонетской станции Н МС =1,5м. Пример расчета Для GSM 900 и LTE 900 (пригород Н 9 , 44 ( ) 7 , 0 lg 1 , 1 ( lg 4 , 35 lg 82 , 13 5 , 45 БС МС Н БС Н 10 F F L R (10.2) Необходимо провести самостоятельный расчет согласно варианта задания, представленного в таблице 10.2. Таблица 10.2 Исходные значения Вариант L, дБ МС, м Н БС , м тип сети 1 128 1,4 45 GSM 900 2 129 1,5 47 LTE 900 3 130 1,6 51 GSM 900 4 135 1,5 45 LTE 900 5 128 1,7 56 GSM 900 6 131 1,5 47 LTE 900 7 129 1,4 50 GSM 900 8 126 1,5 45 LTE 900 9 127 1,4 40 GSM 900 10 140 1,5 47 LTE 900 3. Рассчитать потери для LTE если известны радиус зоны покрытия R=1,7 км, высота подвеса антенны базовой H БС =55м и абонентской станций Н МС = 1,5 м. Сделать вывод об устойчивости связи. Пример расчета Для GSM 900 и LTE 900 (город R F L lg ) H lg 55 , 6 9 , 44 ( H 75 , 11 lg 2 , 3 lg 16 , 26 H 82 , 13 52 , 74 БС МС БС , (10.3) Допустимые потери для LTE 155,5 дБ > 131,55 дБ, значит, связь будет устойчивой. Необходимо провести самостоятельный расчет согласно варианта задания, представленного в таблице. 3. Таблица 10.3 Исходные значения Вариант R, км МС, м Н БС , м тип сети 1 1,7 1,4 45 GSM 900 2 1,8 1,5 47 LTE 900 3 1,6 1,6 51 GSM 900 4 1,7 1,5 45 LTE 900 5 1,5 1,7 56 GSM 900 6 1,4 1,5 47 LTE 900 7 1,7 1,4 50 GSM 900 8 1,8 1,5 45 LTE 900 9 1,5 1,4 40 GSM 900 10 1,6 1,5 47 LTE 900 4. Определить потери для GSM 1800, если известны радиус зоны покрытия км, высота подвеса антенны базовой H БС =45м и абонентской станций Н МС = 1,5 м. Сделать вывод об устойчивости связи. Пример расчета Для GSM 1800 (город R F F L lg ) H lg 55 , 6 9 , 44 ( H ) 7 , 0 lg 1 , 1 ( lg 4 , 35 H 82 , 13 5 , 45 БС МС БС , (10.4) Так как L = 142,22 дБ < доп = 149,2 дБ, значит, связь устойчива. Необходимо провести самостоятельный расчет согласно варианта задания, представленного в таблице 10.4. Таблица 10.4 Исходные значения Вариант R, км МС, м Н БС , м тип сети 1 1,7 1,4 45 GSM-1800 2 1,8 1,5 47 LTE1800 3 1,6 1,6 51 GSM-1800 4 1,7 1,5 45 LTE1800 5 1,5 1,7 56 GSM-1800 6 1,4 1,5 47 LTE1800 7 1,7 1,4 50 GSM-1800 8 1,8 1,5 45 LTE1800 9 1,5 1,4 40 GSM-1800 10 1,6 1,5 47 LTE1800 Оценка допустимой скорости передачи по каналу сети LTE для ближних и дальних абонентов Скорость передачи в канале LTE для близких (в центре соты) пользователей (Мбит/с) можно определить как )) ( 1 1 ( log 7 4 ) ( 1 2 u W u R , (10.5) для далеких (на границе соты) пользователей )), ( 2 1 ( log 7 3 ) ( 2 2 u W u R (10.6) где W – полоса системы, МГц, η – SINR. 1. Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для DL, если известны полоса системы МГц, η1(u)=4 – SINR для центра соты, η2(u)=0,3 – SINR для границы соты. Расчет По формуле 1.5 определим скорость передачи для пользователей в центре соты , / 26 , 13 32 , 2 10 7 4 ) 4 1 ( log 10 7 4 ) ( 1 2 с Мбит u R скорость передачи для пользователей на границе соты определим по формуле 1.6 / 63 , 1 ) 3 , 0 1 ( log 10 7 3 ) ( 2 2 с Мбит u R Необходимо провести самостоятельный расчет согласно варианта задания, представленного в таблице 10.5. Таблица 10.5 Исходные значения Вариант W, МГц η1(u) η2(u) 1 10 5 0,3 2 11 4 0,25 3 12 5 0,27 4 10 3 0,4 5 13 4 0,24 6 11 5 0,26 7 13 4 0,31 8 10 6 0,28 9 12 3 0,26 10 14 4 0,32 2. Рассчитать скорость передачи в канале для пользователей, расположенных в центре и на границе соты для UL, если известны полоса системы МГц, η1(u)=4 – SINR для центра соты, η2(u)=0,4 – SINR для границы соты. Расчет По формуле 1.5 определим скорость передачи для пользователей в центре соты , / 26 , 13 32 , 2 10 7 4 ) 4 1 ( log 10 7 4 ) ( 1 2 с Мбит u R скорость передачи для пользователей на границе соты определим по формуле 1.6 / 06 , 2 ) 4 , 0 1 ( log 10 7 3 ) ( 2 2 с Мбит u R Необходимо провести самостоятельный расчет согласно варианта задания, представленного в таблице 10.6. Таблица 10.6 Исходные значения Вариант W, МГц η1(u) η2(u) 1 10 5 0,4 2 11 4 0,36 3 12 5 0,29 4 10 3 0,39 5 13 4 0,37 6 11 5 0,38 7 13 4 0,39 8 10 6 0,36 9 12 3 0,29 10 14 4 0,37 Оценить допустимую скорость передачи RS, Мбит / св начальных значениях. Отчет 1. Цель работы. 2. Исходные данные 3. Результаты расчетов. 4. Выводы. 5. Контрольные вопросы 1. Как классифицируются системы мобильной радиосвязи 2. Планирование радиосетей UMTS и LTE. 3. Какая допустимая скорость передачи данных в сети LTE? 4. Объясните потери в мобильной сети LTE в исходных значениях. 5. Оценка допустимой скорости передачи по каналу сети LTE для ближних и дальних абонентов. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №11 Исследование систем мобильной связи поколения 4G 1. Цель работы Изучите архитектуру стандартных сетей LTE, сеть ресурсов, организацию нисходящих и верхних каналов. Задание 1. Ознакомьтесь с архитектурой стандарта LTE. 2. Изучите сеть ресурсов LTE. 3. Узнать, как настроить нижний и верхний каналы LTE. 4. Расчетать емкости сети 4G и количества потенциальных абонентов. 3. Расчет Расчет ресурсов сети стандарта LTE Кандидатом на создание сотовых систем 4G является проект 3GPP Long Term Evolution (LTE), который является стандартом для улучшения технологий CDMA и UMTS для удовлетворения потребностей вскорости передачи данных. Эти улучшения включали повышение эффективности, сокращение задержек, расширение и улучшение предоставляемых услуга также интеграцию с существующими протоколами. Согласно стандарту 3GPP LTE скорость передачи данных теоретически достигает 326,4 Мбит/с для загрузки и 172,8 Мбит/с для передачи. Международный стандарт определяет 173 Мбит/с для приема и 58 Мбит/с для передачи. В основе физического уровня LTE лежит пакетная передача, адаптивная многоуровневая модуляция, технология OFDMA для множественных подключений и многоантенное разделение (MIMO) при приеме и передаче. Рабочий радиус базовой станции LTE может варьироваться в зависимости от используемой мощности и частоты. Оптимально это около k км, но рабочее расстояние составляет 30 км или даже 100 км (если антенна достаточно высока, если это необходимо. Вызов или сеанс передачи данных, сделанный в зоне покрытия LTE, технически может быть передан без прерывания в сеть 3G (W-CDMA, CDMA2000) или GSM/GPRS/EDGE. Таким образом, развитие сетей LTE может происходить в сетях как передовых операторов GSM, таки, что значительно снижает стоимость построения сети (по сравнению с сетями WiMax). Радиоинтерфейс LTE основан на мультиплексировании с использованием трех основных ортогональных несущих OFDM, многоантенных систем MIMO и технологий эволюции сетевой архитектуры.Дуплексное разделение каналов может быть как частотным (FDD), таки временным (TDD), что позволяет операторам быстро использовать частотную гибкость. Такое решение открывает путь на рынок компаниям, у которых нет парных частот. С другой стороны, использование FDD очень удобно для традиционных операторов сотовой связи, поскольку у них уже есть парные частоты, поэтому почти все системы сотовой связи организованы таким образом. Автономная система FDD значительно более эффективна сточки зрения использования частотных ресурсов, в которой накладные расходы (зоны обслуживания и т. д) Цикл обмена между базовой станцией (BS) и мобильной станцией (MS) построен по принципу повторяющихся кадров (в терминах LTE - радиокадр). Продолжительность радиокадра составляет 10 мс. Все временные параметры в спецификации LTE связаны с минимальным квантом времени Ts = 1 / (2048 · ∆f), где ∆f - шаг между полупроводниками, равный стандартным 15 кГц. Таким образом, длительность радиокадра составляет 307200Тс. Сам квант времени соответствует тактовой частоте 30,72 МГц, которая кратна (8 × 3,84 = 30,72) частоте обработки 3,84 МГц в системах 3G (ширина полосы канала 5 МГц WCDMA) Каждому абонентскому устройству (AQ) назначается диапазон ресурсов конкретных каналов в частотно-временном поле в каждом слоте - сети ресурсов (рисунок 11.1). Рис. 11.1. Ресурсная сеть LTE при шаг Δf = 15 кГц Ячейка ресурсной сети, называемая элементом ресурса, соответствует одному полупроводнику в частотном поле и одному символу во временной области. Элементы ресурса образуют минимальную единицу информации в блок-канале ресурса. Ресурсный блок занимает 12 полупроводников (те. 180 кГц) и 7 или 6 символов OFDM, в зависимости от циклического префикса, так что общая длительность слота составляет 0,5 мс. Количество ресурсных блоков NRB в ресурсной сети зависит от ширины полосы канала и составляет от 6 до 110 (в LTE ширина полосы частот нисходящих/восходящих каналов составляет от 1,4 до 20 МГц. Блок ресурсов - это минимальный элемент ресурсов, выделяемый абонентскому устройству планировщиком базовых станций. Базовая станция сообщает о распределении ресурсов в каждом слоте по специальному каналу управления. Длительность префикса составляет 4,7 мкс, что позволяет ему справляться с задержкой обратного сигнала, который проходит более 1,4 км по сравнению с правильно распространенным сигналом. Обычно этого достаточно для городских систем сотовой связи. Если этого недостаточно, используется расширенный префикс, чтобы разрешить межсимвольные помехи в сотах с радиусом 120 км. Такие очень большие соты полезны для широкополосных услуг (MBMS), таких как передача мобильного ТВ. Предусмотрена отдельная структура слотов с шагом 7,5 кГц и префиксом цикла 33,4 мкс между несущими (только для нисходящего канала. В слоте будет всего три символа. Частным случаем широкополосной услуги является режим MBSFN (мультимедийная широкополосная услуга для одночастотной сети. В этом режиме несколько БС в определенной MBSFN- зоне одновременно и синхронно передают общий широкополосный сигнал. Каждый полупроводник модулируется 4-, 16- и позиционной квадратурной фазово-амплитудной модуляцией (QPSK, 16-QAM или 64- QAM). Соответственно, одна точка с запятой состоит из 2, 4 и 6 битов символов. Символьная скорость в стандартном префиксе составляет 14 000 символов в секунду, что соответствует совокупной скорости от 28 до 84 кбит/с на полупроводник в дуплексе. Сигнал полосы 20 МГц будет иметь 100 блоков ресурсов или 1200 полупроводников, что обеспечивает общую совокупную скорость от 33,6 до 100,8 Мбит/с на канале. Спецификация LTE определяет несколько записанных значений ширины восходящего и нисходящего каналов между BS ив сетях E-UTRA) таблица 11.1). Следовательно, быстрое преобразование Fure используется в OFDM, количество официальных несущих должно быть умножено нате, чтобы упростить цифровую обработку сигнала. В этом случае частота дискретизации должна быть Fs = ∆f · N. При значениях, указанных в стандарте, она остается кратной стандартной частоте 3,84 МГц, которая является выбором в технологии WCDMA. Это делает его удобным для создания мультимодальных устройств, поддерживающих как WCDMA, таки. Таблица 11.1 Параметры канала передачи между БС и АС Ширина канала, МГц 1,4 3 5 10 15 20 Количество ресурсных блоков 6 15 25 50 75 100 Число поднесущих 72 180 300 600 900 1200 Число номинальных несущих для БПФ 128 256 512 1024 1536 2048 Тактовая частота для БПФ, МГц 1,92 3,84 7,68 15,38 23,04 30,72 Настройка нисходящего канала в LTE. Применение технологии OFDM в нисходящих и восходящих каналах различается. В нисходящем канале эта технология используется не только для передачи сигнала, но и для установления многоканального режима (OFDMA). В дополнение к описанному физическому структурному блоку вводится понятие логического структурного блока. Сточки зрения количества элементов ресурсов они эквивалентны, но ресурс физического блока может иметь две отдельные распределенные опции для отображения элементов в логическом блоке. В распределенном варианте элементы логического блока ресурсов остаются распределенными по всей возможной сети ресурсов. Допустимая мощность излучения в верхнем канале значительно ниже, чем в нижнем. Таким образом, энергоэффективность метода передачи данных остается основной для увеличения зоны покрытия, уменьшения расстояния до оконечного устройства и его потребляемой мощности. Основным недостатком технологии OFDMA является высокое соотношение максимальной и средней мощности сигнала (PAR). Соответственно, для восходящего канала LTE была предложена новая технология SC-FDMA (множественный доступ с одной несущей и частотным разделением каналов. Принципиальное отличие состоит в том, что в OFDMA каждый полупроводник одновременно передает свой собственный символ модуляции, тогда как в SC-FDMA полупроводники модулируются одновременно и одинаково, но символы модуляции короче. Таким образом, в OFDMA символы передаются параллельно, в SC-FDMA - последовательно. Такое решение обеспечивает более низкий коэффициент PAR, чем при использовании простой модуляции OFDM, что повышает энергоэффективность абонентских устройств и упрощает их конструкцию значительно снижаются требования к точности частотных параметров передатчиков). Структура сигнала SC-FDMA во многих отношениях аналогична технологии OFDM. Составной сигнал также используется для модуляции набора полупроводников, расположенных на шаге ∆f. Основное отличие заключается в том, что все несущие модулируются одинаково, то есть одновременно передается только один символ модуляции. (рис. 11.2). Рис. Разница между OFDM ив передаче сигнала По сравнению св изменили систему. Изменилась технология передачи данных между пользовательским устройством и BS. Также изменились протоколы передачи данных между элементами сети. Все данные передаются в виде пакетов. В результате процессор больше не разделяется только на голосовые или пакетные данные. Контроллер (RNS), который играл значительную роль в сетях предыдущего поколения, был удален из сети четвертого поколения, функции которого - управление радиоресурсами, сжатие заголовков, шифрование, доставка пакетов и т. Д. - были непосредственно возложены на eNB. Основное разделение на физическом уровне - это разделение сетевой архитектуры на область пользовательских устройств (UED, User Equipment Domain) и область сетевой инфраструктуры (ID, Infrastrusture Domain). ID, в свою очередь, делится на подсеть радиосвязи (E-UTRAN, Evolved Universal Terrestrial Radio Assess Network) и базовую (пакетную) сеть (EPS, Evolved Pasket Sore) (рисунок 11.3). Рис. 11.3. Архитектура сети LTE Базовые станции eNodeB состоят из следующих компонентов - антенны Терминал пользователя - внешний модуль (RRU - выносной радиоблок). Установленный рядом с антенной (для уменьшения потерь в фидере ЮЧ), он подключается к BBU блок базовой полосы Huaweida, RBS в Erissson) через оптический кабель. Между основным блоком и радиоблоком действует стандарт SPRI (Sommon Publis Radio Interfase); - BBU (base band unit) - блок цифровой обработки сигналов, мозг eNodeB, который формирует подключение к сети • передает сигналы к RRU и от RRU через SPRI по оптическому волокну • обработка заголовка IP; • Выбирает MME (коммутация и маршрутизация данных • синхронизация • передает экстренные сообщения оператору единого центра управления сетью. Расчет прааметров сети 4G Пропускную способность, или емкость, сети оценивают, основываясь на средних значениях спектральной эффективности соты в определенных условиях. Спектральная эффективность систем сотовой связи - показатель, определяемый как отношение скорости передачи данных на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц). Спектральная эффективность является показателем эффективности использования частотного ресурса, а также определяет скорость передачи данных в заданной полосе частот. Спектральная эффективность может рассчитываться как отношение скорости передачи данных всех абонентов сети в определенной географической области (соте, зоне) на 1 Гц полосы частот (бит/с/Гц/сота), а также как отношение максимальной пропускной способности сети к ширине полосы одного частотного канала. Средняя спектральная эффективность для сети LTE, ширина полосы частот которой равна 20 МГц, для частотного типа дуплекса FDD на основании 3GPP а 9 для разных конфигураций О, представлена в таблице 11.2. Таблица 11.2 Средняя спектральная эффективность для сети LTE Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 UL 1×2 1,254 1,154 1,054 1,204 1,284 1,154 1,054 1,204 1,284 1,354 1,454 UL 1×4 1,829 1,729 1,629 1,529 1,429 1,889 1,929 1,829 1,729 1,629 1,529 DL 2×2 2,93 2,23 2,33 2,43 2,53 2,63 2,73 2,83 3,03 3,13 3,23 DL 4×2 3,43 3,93 3,83 3,73 3,63 3,53 3,43 3,33 3,53 3,63 3,73 DL 4×4 4,48 4,58 4,38 4,68 4,28 4,78 4,18 4,98 4,78 4,68 4,58 Δf ∑ , МГц 71 72 73 74 75 70 69 68 67 66 65 Вариант 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 UL 1×2 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 1,254 UL 1×4 1,429 1,329 1,829 1,429 1,529 1,629 1,729 1,889 1,429 1,529 1,629 DL 2×2 2,93 2,83 2,73 2,63 2,53 2,43 2,33 3,03 3,13 2,83 2,73 DL 4×2 3,93 3,83 3,73 3,63 3,53 3,43 3,33 3,53 3,63 3,73 3,83 DL 4×4 4,48 4,08 4,18 4,28 4,38 4,58 4,68 4,78 4,88 4,98 5,08 Δf ∑ , МГц 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 Для системы FDD средняя пропускная способность 1 сектора eNB вычисляется путем прямого произведения ширины канала на спектральную эффективность канала (11.1) где S – средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц); W – ширина канала (МГц W = 10 МГц. Для линии DL: R DL = 3,43 · 10 = 34,3 Мбит/с. Для линии UL: R UL = 1,829 · 10 = 18,29 Мбит/с. Средняя пропускная способность базовой станции R eNB вычисляется путем произведения пропускной способности одного сектора на количество секторов базовой станции число секторов eNB примем равное 3, тогда (11.2) Для линии DL: R eNB.DL = 34,3 · 3 = 102,9 Мбит/с. Для линии UL: R eNB.UL = 18,29 · 3 = 54,87 Мбит/с. Далее определим количество сот в планируемой сети LTE. Для этого необходимо определить общее число каналов, выделяемых для проектируемой сети LTE. Общее число каналов к рассчитывается по формуле [ ] , (11.3) где Δf ∑ - полоса частот, выделенная для работы сети и равная 71 МГц (для диапазона 2500-2700 МГц к – полоса частот одного радиоканала под радиоканалом в сетях LTE определяется такое понятие как ресурсный блок РБ, который имеет ширину 180 кГц, к = 180 кГц. После этого определим число каналов N к.сек , которое нужно использовать для обслуживания абонентов водном секторе одной соты [ ] (11.4) где к – общее число каналов кл – размерность кластера, выбираемое с учетом количества секторов eNB, примем равным 3; сек – количество секторов eNB, принятое 3. [ ] Определим число каналов трафика водном секторе одной соты N кт.сек Число каналов трафика рассчитывается по формуле (11.5) где N кт1 – число каналов трафика водном радиоканале, определяемое стандартом радиодоступа (для ОFDMА N кт1 = 1...3); для сети LTE выберем N кт1 = 1 В соответствии с моделью Эрланга, представленной в виде графика на рисунке 11.4, определим допустимую нагрузку в секторе одной соты А сек при допустимом значении вероятности блокировки равной 1% и рассчитанным выше значении N кт.сек . Определим по рисунку 2.2, что А сек = 50 Эрл. Рис. 11.4. Зависимость допустимой нагрузки в секторе от числа каналов трафика и вероятности блокировки Число абонентов, которое будет обслуживаться одной eNB, определяется по формуле N_(аб.eNB)=M_cек∙[A_cек/A_1 (11.6) где А – средняя по всем видам трафика абонентская нагрузка от одного абонента значение А может составлять (0,04...0,2) Эрл. Так как проектируемая сеть планируется использоваться для высокоскоростного обмена информацией, то значение А примем равным 0,2 Эрл. Таким образом N_(аб.eNB)=3∙[50/0,2]≈750 (абонентов. 4. Отчет 1. Цель работы. 2. Исходные данные 3. Результаты расчетов. 4. Выводы. 5. Контрольные вопросы 1. Перечислите и объясните сеть ресурсов LTE. 2. Объясните схему генерации сигнала по нисходящему каналу LTE. 3. В чем разница между OFDM и SC-FDMA при передаче последовательностей символов QPSK. 4. Объясните особенности формирования сигнала при наличии SC- FDMA. 5. Архитектура сети LTE. ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №12 Изучение зоны покрытия сетей в стандарте IEEE 802.11 1. Цель работы Исследование зоны покрытия сетей в стандарте IEEE 802.11 2. Задание 1. Рассчитайте дальность действия канала беспроводной связи. 2. Рассчитайте зону Френеля. 3. Расчет Исходные данные • Центральная частота - ФМЧ, МГц • Мощность передатчиков точки подключения и беспроводного адаптера - Рузат; • Чувствительность точки подключения на скорости Мбит/с - Ea; • Чувствительность беспроводного адаптера на скорости v Мбит/с - Домашняя • Коэффициент усиления антенны точки подключения равен диаграмме Ганта. Проведение расчета Рассчитываем расстояние со скоростью Мбит/с. Параметр FSL равен FSL = Р узат + G ант - Е а - 10 (12.1) На этой скорости находимо рабочее расстояние беспроводного устройства (в качестве примера возьмем шестой канал [ ] (12.2) где k - центральная частота канала. Находим рабочее расстояние беспроводного устройства со скоростью Мбит / ст и параметр FSL равен FSL = Р узат + G ант – Ев- 10 (12.3) На этой скорости определяем рабочее расстояние беспроводного устройства [ ](12.4) Рачет зоны Френель зонасини При распространении радиоволны в пространстве максимальный радиус вращения между секциями, называемый зоной Френеля, занимает объем в форме эллипсоида. Попадающие в эту зону естественные (земля, гребни, деревья) и искусственные (постройки, опоры) преграды ослабляют сигнал. Радиус первой зоны над предлагаемым барьером можно рассчитать последующей формуле √ (12.5) где R - радиус зоны Френеля (м S, D - расстояние от антенн до наивысшей точки предполагаемого барьера (км f - частота (ГГц. Рис Зона Френеля Обычно 20% -ная блокировка зоны Френеля вносит незначительное поглощение в канал. При наличии препятствий более 40% чувствительность сигнала теперь будет заметна, предотвращая попадание препятствий на путь распространения. Расчет производился исходя из того, что земля была плоской. Он не учитывает кривизну земной поверхности. Для дальних каналов необходимо выполнить сложный расчет с учетом рельефа участка и естественных препятствий на пути распространения. Учитывая кривизну поверхности земли на больших расстояниях между антеннами, следует попытаться увеличить высоту подвешивания антенн. Расчет необходимого радиуса первой зоны Френеля приведен в таблице. Таблица 12.1 Радиусы первой зоны Френеля Расстояние между антеннами (м) Требуемый радиус первой зоны Френеля на частоте 2,4 ГГц (м) Требуемый радиус первой зоны Френеля на частоте 5 ГГц (м) 20 (5;15) 40 (16;24) 60 (20;40) 80 (30;50) 100 (40;60) Таблица 12.2 Исходные значения Канал Центральная частота в диапазоне 2,4 ГГц Центральная частота в диапазоне 5 ГГц 1 2412 5412 2 2417 5417 3 2422 5422 4 2427 5427 5 2432 5432 6 2437 5437 7 2442 5442 8 2447 5447 9 2452 5452 10 2457 5457 11 2462 5462 12 2467 5467 13 2472 5472 14 2484 5484 Таблица 12.3 Варианты заданий № F МЧ, МГц Р узат , дБ а, Мбит/с в, Мбит/с Е а , дБ Ев, дБ 1 2412 16 54 12 -66 -85 2 2417 17 48 9 -71 -86 3 2422 18 36 6 -76 -87 4 2427 19 24 18 -80 -83 5 2432 20 52 16 -65 -82 6 2437 10 46 10 -70 -84 7 2442 11 34 8 -75 -85 8 2447 12 22 7 -79 -86 9 2452 13 53 17 -64 -83 10 2457 14 47 11 -69 -85 11 2462 15 35 8 -74 -86 12 2467 16 23 5 -78 -87 13 2472 18 51 15 -63 -83 14 2484 20 45 9 -68 -82 15 5412 11 33 7 -73 -84 16 5417 13 21 6 -77 -85 17 5422 15 50 20 -67 -86 18 5427 17 44 15 -72 -83 19 5432 19 32 13 -77 -85 20 5437 10 25 11 -81 -86 21 5442 12 52 22 -66 -87 22 5447 14 49 16 -70 -85 23 5452 16 33 12 -74 -86 24 5457 20 26 10 -73 -87 25 5462 10 27 8 -80 -83 4. Отчет 1. Цель работы. 2. Исходные данные 3. Результаты расчетов. 4. Выводы. Контрольные вопросы 1. Приведите и объясните общую схему сети LTE. 2. Цель технологии LTE? 3. Какие функции установлены на базовых станциях в сетях LTE? 4. Емкость системы - LTE? 5. Какие базовые услуги предоставляются в сетях LTE? |