Курсовая работа ТЭПвСС. КР ТЭПвСС. Цель Исследовать уровень значений замираний в точке приема электромагнитного поля с использованием программ мониторинга (контроля) уровня радиосигнала (Netmonitor и её аналогов) в сетях подвижной радиосвязи. Оборудование
 Скачать 0.65 Mb.
|
|
Введение. Замирания сигнала в системах сотовой связи являются одним их наиболее важных обстоятельств, влияющих на качество связи. Замирания, или, в литературе используется и такое название как фединг — это изменения амплитуды и фазы радиосигнала из-за перемещения приёмника в системе радиосвязи и/или прохождения сигнала сквозь неоднородную среду, например, городскую застройку, зелёные насаждения, сложный рельеф местности и так далее... Флуктуации амплитуды и фазы сигнала можно считать замираниями только в том случае, если частота фединга намного больше частоты сигнала. Фединг можно рассматривать как результат воздействия на сигнал мультипликативной помехи. Прием информации в каналах связи и вещания всегда сопровождается флуктуациями амплитуды сигнала во времени. Такие флуктуации, называемые замираниями, обычно протекают как случайный процесс с квазипериодом от долей секунды до десятков минут. Основной характеристикой замираний является их глубина. Глубиной замирания называется отклонение мгновенного значение амплитуды сигнала от какого-либо условного уровня (обычно медианного). Глубина замираний может достигать десятков дБ. Цель: Исследовать уровень значений замираний в точке приема электромагнитного поля с использованием программ мониторинга (контроля) уровня радиосигнала (Netmonitor и её аналогов) в сетях подвижной радиосвязи. Оборудование: смартфон Honor 8S с SIM оператора Билайн, приложение GSM Signal Monitoring. Описание программного обеспечения. Cell Signal Monitoring - это усовершенствованный нетмонитор, позволяющий с помощью смартфона следить за состоянием сети сотовой связи путем измерения параметров сот (cell ld, LAC, MNC, MCC, уровень сигнала и т.д.). Поддерживает стандарты GSM, UMTS и LTE. Соседние соты отображаются только в сети GSM. График в режиме реального времени отображает динамику изменения уровня сигнала окружающих сот. Лог и вкладка статистики фиксируют данные об использовании устройством базовых станций. Интерфейс приложения состоит из трёх вкладок: обзор (основная информация), мощность (график мощности сигнала) и скорость (графики скоростей входящего и исходящего соединения). Смена вкладок осуществляется с помощью свайпинга (перелистывания) или нажатия на заголовки. Окно лога, менеджера базы данных и статистики открывается из меню. Сбор данных о мобильной сети производится в фоновом режиме, запуск и остановка этого процесса осуществляется кнопкой в верхней панели интерфейса. При запуске фоновой службы появляется иконка в области уведомлений смартфона. Вкладка - обзор (основная информация)  Рис. 1 – Вкладка «Обзор» Содержит информацию о сети, текущей соте и скорости обмена данными: - статус радиомодуля; - имя текущего оператора связи; - код страны (MCC); - код мобильной сети (MNC); - текущий тип соединения (GPRS/EDGE/UMTS/HSPA/HSDPA/HSUPA/LTE); - индикатор роуминга; - скорость входящего и исходящего мобильного соединения; - идентификатор текущей соты (Cell Id или CID); - код области (LAC) - для сетей GSM/UMTS; - код области (TAC) - для сетей LTE; - код контроллера (RNC) - для сетей UMTS; - уровень сигнала (RSSI) текущей соты в dBm., мощность принятых пилотных сигналов (RSRP) - для сетей LTE. Каждому идентификатору соты приложение присваивает цвет, с помощью которого отображаются графики на других вкладках интерфейса. Мощность сигнала отображается в виде цветовой шкалы с цифровым обозначением. В сетях GSM и UMTS уровень сигнала изменяется в диапазоне от -113 dBm (слабый сигнал) до -50 dBm (мощный сигнал), в сетях LTE - от -140 dBm до -50 dBm. В сетях GPRS или EDGE приложение показывает информацию о соседних сотах. Вкладка - мощность (график мощности сигнала)  Рис. 2 – Вкладка «Мощность» На графике отображается изменение уровня мощности сигнала (RSSI), принимаемого от базовой станции. Цвет линии соответствует цвету идентификатора соты на вкладке основной информации. График обновляется каждую секунду. Вкладка - скорость (графики скоростей входящего и исходящего соединения)  Рис. 3 – Вкладка «Скорость» Эта вкладка содержит графики скорости обмена входящего и исходящего соединения. Указанная скорость измеряется только для сетей мобильной связи (GSM/UMTS/LTE). При активном соединении Wi-Fi графики будут пусты, так как в этом случае через сотовую сеть данные не передаются Вкладка лога  Рис. 4 – Вкладка «Лог» Вкладка лога содержит информацию о сотах, которые использовал смартфон во время работы приложения, а также записи об изменении статуса радиомодуля и службы измерения. Вкладка статистики Это окно содержит статистику использования сот мобильным устройством. Временной диапазон, за который должна отображаться статистика, может быть задан в настройках приложения. Цвет сектора диаграммы соответствует цвету идентификатора соты на вкладке основной информации. Описание модели телефона. Honor 8S является смартфоном начального класса с FullView-экраном и качественной основной камерой. Гаджет снабжается функцией распознавания лиц, а также оригинальной задней панелью с двойной текстурой. Презентация данного устройства состоялась 23 апреля 2019 года. Смартфон Хонор 8С оснащается четырехъядерным чипом Helio A22 от MediaTek. Данный процессор выполнен по 12-нм техпроцессу. Его ядра Cortex-A53 функционируют на частоте 2000 МГц. Здесь присутствует графический ускоритель PowerVR GE8320. Базовая модификация смартфона снабжается 2 Гб оперативной памяти и 32 Гб ROM. Продвинутая версия устройства получила 3 Гб ОЗУ, а также 64 Гб встроенного хранилища. Есть отличная возможность увеличить свободное место для файлов с помощью карт microSD с объемом до 512 Гб. Гаджет базируется на операционной системе Android 9.0 вместе со специальной оболочкой EMUI 9.0 lite, которая предназначается для маломощных телефонов. Honor 8S поддерживает беспроводные сети 2G, 3G, 4G с частотами LTE FDD Band 1/3/5/7/8/20. Максимальная скорость передачи данных происходит в сетях LTE Cat 4 (до 150 Мбит/с). Присутствует поддержка 802.11 b/g/n 2,4 ГГц, а также Bluetooth 5.0. Устройство способно функционировать со следующими навигационными системами: GPS, A-GPS, Glonass и Бэйдоу. Основные характеристики:
Практическая работа: Запустили программу Cell Signal Monitoring на смартфоне и произвели замеры уровня радиосигнала, фиксируя данные с периодичностью 5 сек. Таблица №1 - Значения уровня радиосигнала в одной точке пространства
График изменения уровня радиосигнала построенный программным комплексом Cell Signal Netmonitor: Для дальнейших расчетов выбираем эталонное значение уровня радиосигнала  равное среднему значению экспериментально измеренного уровня радиосигнала. Далее рассчитываем приращение затухания радиосигнала  по отношению к эталонному значению по модулю. Результаты измерений заносим в таблицу 2. Таблица 2 - Приращение затухания радиосигнала
По данным полученным в таблице 2 рассчитываем математическое ожидание  необходимого приращения затухания радиосигнала. Рассчитываем абсолютную ошибку результата измерений  : , где                 Рассчитываем среднюю абсолютную ошибку результата измерений  : Рассчитываем относительную ошибку результата измерений:   Вывод. В ходе проделанной работы было проведено исследование уровня значений замираний в точке приема радиосигнала с использованием программ мониторинга (контроля) уровня радиосигнала (Cell Signal Monitoring) в сетях подвижной радиосвязи, а также было определено, что из-за воздействия различных факторов измеряемый в точке сигнал является непостоянным. Контрольные вопросы. Сформулируйте определение замираний электромагнитного поля систем оператора сотовой связи. Замирания мобильного сигнала (фединг) — это изменения амплитуды и фазы сигнала вызванное перемещением передатчика или приёмника в системе GSM связи и/или распространения сигнала через неоднородную среду, например, ионосферу. Флуктуации амплитуды и фазы сигнала можно считать замираниями только в том случае, если частота фединга намного больше частоты сигнала. Фединг можно рассматривать как результат воздействия на сигнал мультипликативной помехи. Что такое рефракция. Преломле́ние (рефра́кция) — изменение направления луча (волны), возникающее на границе двух сред, через которые этот луч проходит или в одной среде, но с меняющимися свойствами, в которой скорость распространения волны неодинакова. Что является причиной быстрых замираний. Быстрые замирания, являющиеся прямым следствием многолучевого распространения радиоволн, часто называют релеевскими, так как они описываются релеевскими законами распределения. Замирания из-за многолучевости обусловлены сигналами, отраженными от внешних объектов. В результате этого в точке приема возникают условия: - несколько однотипных сигналов, сдвинутых по фазе, складываются так, что результирующий сигнал ослабляется; - при одинаковом уровне основного и отраженных сигналов, но их противофазности, результирующий сигнал близок к нулю, что вызывает прерывание связи. Дайте определение интерференции радиоволн. Интерференция радиоволны — это явление, которое взаимно увеличивается или уменьшается в результате суммирования амплитуд волн, которые распространяются в пространстве, а также сопровождается чередованием максимумов и минимумов (точек интенсивности) интенсивности. Что означает процесс огибания радиоволн препятствий и что является определяющим условием для огибания препятствия радиоволнами. Радиоволнам, как и другим волнам, свойственна дифракция, т.е. явление огибания волнами препятствий. Наиболее сильно дифракция сказывается в случае, когда геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волны. Радиоволны, распространяющиеся у поверхности Земли и частично за счет дифракции огибающие выпуклость земного шара, называются земными,или поверхностнымирадиоволнами. Что такое мониторинг Мониторинг — система постоянного наблюдения за явлениями и процессами, проходящими в окружающей среде и обществе, результаты которого служат для обоснования управленческих решений по обеспечению безопасности людей и объектов экономики. В рамках системы наблюдения происходит оценка, контроль объекта, управление состоянием объекта в зависимости от воздействия определённых факторов. Для каких целей используется программа Netmonitor. Netmonitor является инструментом отображения технических данных о состоянии сети сотового оператора. Позволяет определить уровень входящего сигнала оператора и номера каналов, на котором работает данный оператор, тип сети и основные параметры. В обычном мобильном телефоне эта функция чаще всего доступна набором специальной комбинации клавиш по типу USSD-запроса. В основном эта информация используется для правильного подбора и установки. Какие параметры сети можно определить с помощью программы Netmonitor. Поясните значение этих параметров. Заключение Сигнал на радио интерфейсе системы сотовой связи редко когда распространяется по прямой. На пути распространения обычно попадаются различные препятствия, которые ведут к отражениям сигнала и изменению его траектории. В результате может сложиться ситуация когда к приемнику будут поступать не одна а сразу несколько сдвинутых по времени копий исходного сигнала с разными амплитудами. Причем энергия исходного сигнала будет распределена между копиями неравномерно. Это так называемое явление многолучевого распространения сигнала. Выделяют две основные разновидности замираний в зависимости от эффекта оказываемого ими и их причины: быстрые и медленные замирания. Медленные замирания вызваны, как правило, плохими метеоусловиями и существуют достаточно эффективные методы борьбы с ними. Быстрые замирания вызваны преимущественно движением приемника (источника) или препятствиями близкорасположенными с получателем сигнала. Этот вид замираний частотно селективен, т.е. изменение частоты, на которой ведется передача, может или снизить этот эффект, или полностью его убрать. Таким образом, замирания сигнала – это одна из самых важных проблем в сотовой связи. Однако многолетний опыт и большой объем наработок в области сотовой связи позволяют в настоящее время достаточно эффективно бороться с замираниями. Список использованных источников 1. Пищин О. Н., Дмитриев В. Н. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства в системах подвижной радиосвязи. Учебное пособие; Астраханский гос. техн. ун-т – Астрахань: Изд-во АГТУ, 2013.244с. ISBN 978-5-89154-490-1 2. Мухин А.М. и др. Энциклопедия мобильной связи. В 2-х томах. Том 1. Системы связи подвижной службы общего назначения. / СПб: Наука и техника, 2001. 3. Печаткин А.В. Системы мобильной связи. Часть 1. Принципы организации и частотного планирования систем мобильной связи: учебное пособие. РГТУ. – Рыбинск, 2008. - 122 с. 4. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия–Телеком, 2007. 5. Весоловски Кшиштов Системы подвижной радиосвязи / Пер. с польского И.Д. Рудинского; под ред. А.И. Ледовского. М.: Горячая линия – Телеком, 2006. 6. Попов В.И. «Основы сотовой связи стандарта GSM». – М.:Эко-Тренз. Москва, 2005.–296 с. 7. Popovs V. GSM standarta unu mobile sakaru sistema. Pro-jektesanas problemas. Riga: RTU Izdevnieciba, 2003, 362 lpp. 8. Попов В.И. Распространение радиоволн в лесу. Отчёт по НИР № 3731. Львов: ЛоЛПИ, 1981/1983. 9. Popov V. UNF radio wave propagation through woodlands in cellu-lar mobile communication systems. In: 44nd. International Scientific Confer-ence. October 11-13, 2003, Riga Technical University, Transport and Engi-neering, Railway Transport, Serija 6, Sejums 12, 2004. 10. McPetrie J.S., Ford L.M. Experiments on Propagation of 9,2 cm wavelength, especially on the affect of obstacles. J. Jnst. Elec. Engr (London), 1946, v.93, pf.3-A, pp.531-543. |