Введение

В разделе «Введение» необходимо указать актуальность разработки разделов курсового проекта (работы) (КП) в направлении заданной базовой технологии. Охарактеризовать направления проектирования. Пояснить какими методами может осуществляться КП. Привести современное состояние средств подвижной связи (СПС) и тенденции их развития с помощью [1], [2] и [7]. Объем 1…2 страницы.

Разработка территориальной модели сети сухопутной подвижной службы

1. Предварительный расчет частотно-территориального планирования однородной сети подвижной связи

В результате выполнения раздела студенты должны с помощью геометрических, статистических, детерминированных, эмпирических и идеализированных методов разработать территориальную модель будущей сети, произвести распределение емкости и построить модель радиопокрытия на электронной географической карте заданной местности. Основные указания по расчету приведены в [6, с.100–116] и [1].

1. Обоснование и выбор эппр

Всю территорию можно разделить на элементарные площадки пространственного радиопокрытия (ЭППР). Это необходимо с целью обслуживания значительного количества абонентов и в связи с особенностями распространения электромагнитных волн заданного диапазона частот. Необходимо расчетами доказать, может ли одна базовая станция (BS) обслуживать всю территорию радиопокрытия. Для этого надо учесть, что расстояние прямой радиовидимости для BS можно определить по формуле, для гладкой сферичной поверхности Земли и с учетом атмосферной рефракции (идеализированная теоретическая модель) [14]

H = 3,57…4,2 (1)

где , м − высота подвеса и мачты антенн соответственно мобильной и базовой станций.

Если радиус ЭППР – R составляет десятки и более километров , то можно принять, что выбирается из промежутка от 1 до 10м, а от 10 до 1200м. Если радиус R составляет единицы километров, то можно принять , и учесть, что они выбираются в диапазоне от 1 до 15м [6 c, 69] и могут использоваться в черте города, пригорода, в сельской местности и в свободном пространстве.

Затем необходимо проанализировать возможность построения сети с помощью одной BS и решить вопрос о необходимости построения мачт для антенн базовых станций, учитывая рекомендации [6,с 68].

Можно рассчитать общее количество ячеек без учета особенностей территориального планирования

G=CK (2)

где С – размерность кластера без учета разделения на секторы.

Площадь ячейки можно рассчитать по формулам

, км (3)

или

, км (4)

Площадь всей сети

, км

Зная, что площадь всей обслуживаемой сети стремится к идеализированной поверхности – кругу, можно найти максимальный радиус обслуживаемой территории.

, км (4)

Если

H > R_max, км (2)

То, теоретически можно построить модель сети, с помощью одной BS, но количество каналов сети нельзя реализовать такое, что бы выполнить параметры телетрафика [6, с 27–45] для сети заданного стандарта с учетом плотности проживающего населения, вероятности отказа и трафика таблицы 1.

При этом, если учесть географические особенности местности (см. карту у населенного пункта) и распространение радиоволн, то из-за появления радиотени могут появиться мертвые зоны, где прием и связь будут не возможны [6,с 57–68]. Да и мощности передатчиков, и чувствительности приемников MS и BS нельзя реализовать технически.

Рассчитав расстояние прямой радиовидимости H, и зная радиус ЭППР – R и место размещения сети, необходимо указать для какого типа местности будем строить территориальную модель. Проанализировать возможность построения сети, для всех типов местности, так как территориально сеть будет увеличиваться.

Необходимо выбрать и обосновать форму ЭППР. Она, в основном, может определяться формой диаграммы направленности (ДН) антенны BS в горизонтальной плоскости. В качестве элементарного излучателя можно использовать полуволновой вибратор расположенный вертикально. Его ДН в горизонтальной плоскости приближается к форме круга, в центре которого размещается излучатель. Поэтому форма ЭППР может иметь вид правильного n-угольника, который может быть вписан в окружность с радиусом R. Необходимо выбрать форму геометрической фигуры в качестве ЭППР на основе сведений [6, с 78]. Самым простым решением может являться использование равномерной сетки состоящей из квадратных ячеек рисунка 1.

Рисунок 1 – Графическое представление квадратной формы ЭППР

Однако такая геометрическая форма может являться не идеальной. Пусть сторона квадрата R, это и радиус описанной окружности. Существует помеха от четырех соседних BS на расстоянии R. И от четырех на расстоянии . В то же время, если мобильная станция движется по направлению к границе ЭППР, было бы лучше, чтобы все смежные BS находились на равных расстояниях друг от друга, и чтобы было меньше мешающих станций. В этом случае проще определить момент, в который следует переключать мобильную станцию (MS) на обслуживание другой BS. Этот процесс получил название handover. Необходимо найти форму ячейки, в которой достигается равное расстояние между смежными антеннами BS. Необходимо представить анализ выбора формы ячейки с использованием знаний по геометрии.

При аппроксимации обслуживаемой территории с помощью ЭППР может возникнуть перекрытие соседних ячеек на реальной территории обслуживания. Может возникнуть конфликт соседства в радио покрытии из-за того, что ячейки обслуживания в виде круга нельзя приблизить без появления необслуживаемой территории или необходимо накладывать ячейки друг на друга, тогда могут появиться общие территории, где проводится обслуживание несколькими BS. Можно применить плоское описание поверхности Земли 2D и посчитать за идеальную территорию обслуживания – круг, то может появиться погрешность (отличие от формы круга). Погрешность при такой аппроксимации обслуживаемой территории можно рассчитать по формуле

% (3)

где , м² – площадь правильного

n-угольника ;

, м² – площадь круга.

Необходимо привести расчеты для n {3…8}. Из расчетов и обоснования выбрать форму аппроксимирующего n-угольника. При обосновании необходимо использовать рассчитанные погрешности ξn, % и сведения приведенные выше. Рассчитанные данные можно записать в таблицу 2.

Таблица 2 – Погрешности при аппроксимации ЭППР

Площадь	Sкр,км2	S3,км2	S4,км2	S5,км2	S6,км2	S7,км2	S8,км2
Значение площади
ξ, %

Примечание: Если задан вид кластера, или форма ячейки (квадрат), то доказывать и обосновывать нужно выбор заданной ЭППР или вида кластера. Нужно доказывать и обосновывать, что приемлемой является структура, указанная в задании на КП, согласно варианту.

Необходимо обосновать геометрически все возможные формы ячеек (треугольник, квадрат, ромб, прямоугольник, шестиугольник, пятиугольник и т.д.). А выбрать такую форму ЭППР, которая наиболее подходит согласно заданию на КП.

Для некоторых территориальных моделей необходимо учитывать и пространственное расположение источников излучения (этажность зданий, план зданий и дворовых территорий).

На практике на современном этапе развития в качестве ЭППР применяют гексагональную и реже квадратную форму. В секторных сотах в качестве ЭППР может применяться аппроксимация обслуживаемой территории в виде треугольника или ромба. Формы этих ЭППР приведены на рисунках 2, 3 и 4.

Рисунок 2 – Графическое представление ЭППР в виде треугольной формы в составе шестисекторной соты

Рисунок 3 – Графическое представление ЭППР в виде ромба в составе трехсекторной соты

Рисунок 4 – Графическое представление шестисекторных сот

Рисунок 5 – Графическое представление территориального плана 3 из 9

На рисунке 4 представлено графическое изображение шестисекторных сот, при этом в четырех элементном кластере частотные каналы используются дважды. А на рисунке 5 графически представлен территориальный план, когда три BS A, B, C формируют три ячейки 1, 2, 3 в виде ромбов.

В результате расчетов п.1.1 необходимо выбрать и обосновать форму ЭППР. Представить графическое изображение ЭППР, указав местоположение базовой станции. Указать, для какого типа местности будем использовать, и рассчитывать ЭППР. При выполнении этой части задания необходимо учесть, что в первой ячейке плотность населения в раз больше чем в остальных. Поэтому необходимо привести графическое изображение двух ЭППР с учетом плотности населения. Необходимо учесть применение в ячейках управляемой меняющейся диаграммы направленности (луча) антенн.