Методические указания и индивидуальные задания для выполнения контрольной работы по дисциплине Сети и системы мобильной связи

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования

Московский технический университет связи и информатики

Кафедра систем и сетей радиосвязи и телерадиовещания

Сорокин А.С.

Методические указания и индивидуальные задания для выполнения контрольной работы

по дисциплине

СЕТИ И СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

для студентов-заочников 4 курса (направление 210700)

Москва 2014

План УМД на 2014/2015 уч.г.

Методические указания и индивидуальные задания для выполнения контрольной работы

по дисциплине

СЕТИ И СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ

Составитель А.С.Сорокин, профессор

Издание утверждено на заседании кафедры. Протокол № 5 от 27.02.2014 г.

Рецензент Г.И.Сорокин, доцент

2

1.ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Всоответствии с учебным планом специальности 210700 на 4 курсе

(8 семестр) выполняется контрольная работа (КР) на тему “Сети и системы мо-

бильной связи” (СМС). Данная КР охватывает наиболее важные вопросы про-

ектирования современных наземных СМС. В КР должны быть выполнены все необходимые расчеты и другие указания, которые перечислены в объемном за-

дании на КР. Принятые решения, выполненные расчеты, полученные результа-

ты и иллюстрирующие материалы должны быть представлены в пояснительной записке, составленной в соответствии с требованиями, изложенными ниже.

Пояснительную записку следует выполнять в виде тетради из листов формата А4 (размером 210 мм х 297 мм) с плотной обложкой (из ватмана).

Примерный объем КР – 10…12 листов, заполненных с одной стороны. На ти-

тульном листе необходимо указать название университета и факультета, назва-

ние работы, фамилию и инициалы автора (студента), номера группы и студби-

лета, год выполнения. На следующем листе следует поместить выбранный ва-

риант исходных (индивидуальных) данных в виде таблицы или списка.

Весь материал пояснительной записки (собственно текст, рисунки, фор-

мулы и таблицы) оформляется в текстовом редакторе Word. При этом вставка в текст пояснительной записки материалов из программы Mathcad (которые яв-

ляются, по сути, черновиками) не допускается. Не рекомендуется также изме-

нять математические обозначения физических величин и аббревиатур, которые используются в данных МУ.

Далее следует привести содержание работы в виде стандартного списка с указанием названий разделов и подразделов и соответствующим их начальных страниц (в качестве образца может служить раздел СОДЕРЖАНИЕ данных МУ). Нумерация разделов производится арабскими цифрами. После номера ставится точка, затем после пробела идет название раздела, которое пишется прописными буквами. Разделы: ВВЕДЕНИЕ, ЗАКЛЮЧЕНИЕ, СПИСОК

ЛИТЕРАТУРЫ и ПРИЛОЖЕНИЕ (если есть) не нумеруются. Нумерация под-

3

разделов двузначная – первая цифра соответствует номеру раздела, вторая те-

кущему номеру подраздела в данном разделе. Цифры разделяются точкой, точ-

ка также ставится после всего номера подраздела. Далее идет пробел и после название подраздела с большой буквы строчными буквами (см. как пример,

оформление разделов и подразделов в данных МУ).

Материал КР необходимо расположить в разделах в соответствии с пунктами объемного задания. Рисунки и схемы могут быть выполнены на бе-

лой бумаге или на миллиметровке в соответствии с основными типовыми тре-

бованиями к оформлению (поля, надписи, обозначения и др.). Все страницы должны иметь свободные от текста или другой информации поля следующих размеров: сверху – 25 мм, слева – 30 мм, справа – 15 мм, снизу – 20 мм.

Все листы КР должны быть пронумерованы. Номер страницы желательно указывать по центру верхнего поля. Первой страницей является титульный лист, но его номер не указывается. Все формулы, рисунки и таблицы, а также необходимые формулы обязательно нумеруются. Система нумерации формул,

рисунков и таблиц такая же, как подразделов (см. выше).

Нумерация формул делается в круглых скобках у правого поля страницы.

По ходу вычислений или каких-либо обоснований необходимо давать ссылку на литературу (из списка в конце КР), из которой используются какие-либо сведения. Ссылка указывается цифрой в квадратных скобках.

Разовое (или первое в случае нескольких раз) вычисление по формуле оформляется в виде следующей записи: формула = подстановка значений =

промежуточные преобразования = результат (число) размерность (кроме раз)

точка. Результаты однотипных (циклических) расчетов следует давать в виде сводных таблиц.

В конце КР приводится список использованной автором в процессе рабо-

ты литературы, на которую в тексте делаются ссылки, как было указано выше.

4

2.ОБЪЕМНОЕ ЗАДАНИЕ

Вданной КР необходимо выполнить следующие технические обоснова-

ния и расчеты.

1. Привести описание алгоритма функционирования СМС при индиви-

дуальном варианте исходных данных.

2. Произвести расчет основных информационных и частотно-терри-

ториальных параметров сотовой инфраструктуры СМС.

3.Определить оптимальные энергетические параметры радиооборудо-

вания БС и АС.

4.Сформулировать выводы по результатам расчетов.

3. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Индивидуальные исходные данные для выполнения КР приведены в табл. 3.1 и определяются по номеру варианта V в соответствии с номером лич-

ного студбилета. Значение V находится по двум последним цифрам номера студбилета zy по формуле: V = zy – 15·k , где значение числа k подбирается ин-

дивидуально из ряда k = 0; 1; 2; 3; 4; 5; 6 таким образом, чтобы значение V

находилось в пределах, указанных в табл. 3.1. Например, если номер студбиле-

та оканчивается цифрами 76, то V = 76-15·5 = 1.

5

6

В табл. 3.1 используются следующие обозначения:

V – номер варианта исходных данных;

Sто – площадь территории обслуживания (ТО), км2;

Тип ТО: БГ – большой город; СГ – средний город; МГ – малый город;

СМ – сельская местность; ОМ – открытая местность; hто – средняя высота (рельефа или городской застройки) ТО, м;

Wa - плотность абонентов территории города, аб/км2;

fсот – диапазон рабочих частот радиооборудования в соте, МГц;

Тбл доп – допустимый процент блокировки абонентского канала связи;

Тн доп – допустимый процент нарушения связи по абонентскому каналу;

а – весовой коэффициент, определяющий долю влияния замираний в соте в показателе Тн;

γф – погонные потери в антенно-фидерном тракте радиостанции, дБ/м;

Кс' – расширенный коэффициент системы сотового радиоканала, дБ;

М – число уровней цифровой модуляции радиосигнала в соте;

А1 – абонентская нагрузка от 1 абонента, Эрл;

Ксек – число секторов в соте;

Ваб – скорость передачи абонентских сигналов, Мбит/c;

qм доп – допустимое отношение сигнал-помеха (ОСП) на входе прием-

ника (защитное отношение), дБ.

4. ПРИНЦИПЫ И МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СМС

4.1. Общие принципы и методы построения СМС

Мобильная связь организуется с помощью СМС. Современные СМС обеспечивают мобильность абонента практически по всему Земному шару.

Главные технические трудности, которые стояли на пути массового общедо-

ступного применения СМС (отсутствие требуемой полосы частот в подходя-

щем диапазоне частот, недостаточно высокий уровень технологии электрон-

ных компонентов, не очень эффективные принципы организации радиосвязи и др.) были преодолены к концу 80-х годов прошлого столетия. Это произо-

шло благодаря трем факторам: применению сотового принципа радиопокры-

тия обслуживаемой территории, применению принципа массового обслужи-

вания, успехам в технологии электронных компонентов. Все это позволило создать достаточно эффективные в технико-экономическом плане СМС,

обеспечивающие массовую доступность абонентов, благодаря относительно низким тарифам за услуги мобильной связи.

Структура современных СМС, имеющих сотовую структуру, упро-

щенно показана на рис. 4.1. Ее основными элементами являются: территория обслуживания (ТО), соты, базовые станции (БС), центральная станция (ЦС),

выполняющая функции центра коммутации и обслуживания, внутрисетевые соединительные линии (СЛ) и СЛ с внешними сетями (ВС), а также мобиль-

ные и фиксированные абонентские станции (АС).

8

Рис. 4.1. Общая структура сотовой СМС

Вся ТО покрывается отдельными сотами, представляющими локаль-

ные зоны обслуживания небольшой территории в пределах этой соты. Сота формируется радиопокрытием БС, приемопередающая антенна которой име-

ет круговую диаграмму направленности. БС всех сот соединяются посред-

ством соединительных линий (СЛ) с ЦС, который, в свою очередь, подклю-

чается к телефонной сети общего пользования ТфОП, к другим ССР, к ЦСИО и другим сетям связи. Таким образом, весь объем информации (трафик) про-

ходит через ЦС и там контролируется. Одной из основных функций ЦС явля-

ется маршрутизация входящих и исходящих сообщений абонентов.

9

АС (точнее абонент, носящий или возящий ее) может свободно пере-

мещаться из соты в соту, благодаря применению процедуры хэндовера (веде-

ния абонента, эстафетной передачи абонента). Управляет этой процедурой также ЦС. Когда абонент с АС перемещается на территорию обслуживания другой СМС, ему также обеспечивается связь, благодаря применению в СМС процедуры роуминга - временной передачи зарегистрированного абонента под контроль посещаемой им СМС, в которой он автоматически регистриру-

ется как визитер (гость, посетитель) в специальной базе данных (БД) - госте-

вом регистре местоположения. ЦС своей (домашней) СМС уведомляется о роуминге абонента для учета этого как дополнительной услуги. В домашней СМС абонент постоянно зарегистрирован в БД, называемой домашним реги-

стром местоположения.

В оборудовании ЦС имеется автоматическая система тарификации

(биллинговая система), которая производит непрерывной контроль соедине-

ний каждого абонента и начисляет каждому плату за предоставленные услуги связи. Используются различные режимы работы этой системы, в быту назы-

ваемые планами, которые устанавливают фактически определенный режим системы тарификации в отношении каждого абонента СМС.

Отличительной особенностью сотовых СМС является повторное ис-

пользование рабочих частот, что позволяет существенно (теоретически - до бесконечности) повышать емкость системы при работе в фиксированной по-

лосе радиочастот. При этом в соседних сотах используются разные частоты,

а через несколько сот эти частоты могут использоваться повторно. Группа разных частот, используемых в смежных сотах, представляет собой частот-

ный кластер или просто кластер, а число частот в такой группе называется размерностью кластера Nкл. Для получения однородного распределения ра-

бочих частот в пределах ТО размерность кластера должна выбираться из определенного ряда (ромбические числа): Nкл = 3; 7; 13; 19; 21... . При этом следует иметь в виду, что увеличение Nкл уменьшает частотную эффектив-

10