ПТСМС / Laboratornaja_rabota_1

Проектирование подсистемы базовых станций сети стандарта GSM-900

Задание

Выполнить территориально-частотное планирование подсистемы базовых станций сети GSM-900 на заданной территории. Территория представляет собой городскую застройку, разделенную на две зоны: центральную и периферийную. Для каждой зоны задан радиус R, количество абонентов N в ЧНН, нагрузка от одного абонента Y в ЧНН. При расчете необходимо учитывать следующие ограничения:

•на реализацию системы выделено 27 частотных каналов,

•вероятность блокировки вызова составляет 5%,

•в кластер объединяются 3-4 соты,

•каждая сота разделена на 3 сектора,

•радиус соты в городской застройке 0.4 - 6 км,

•эффективность использования частотного канала должна

составлять 70-100%.

Необходимо рассчитать количество сот в системе, количество частотных каналов в соте, выполнить присвоение частот в кластере.

Также необходимо рассчитать количество оборудования BSS, используя при построении сети оборудование фирмы Huawei.

Варианты задания

Вариант задания выбирается согласно номеру в списке группы.

1.Частотно-территориальное планирование сети

Вкачестве исходных данных возьмем значения, приведенные в таблице

1.1.

Рассчитаем площадь центральной зоны S1:

S1 =π R12 = 3.14 102 = 314 км2

и площадь периферийной зоны S2:

S2 =π (R22 − R12 ) = 3.14 (302 −102 ) = 2513 км2 .

Определим суммарную нагрузку в каждой зоне:

Y∑1 =Y1 N1 = 0.015 20000 = 300 Эрл,

Y∑2 =Y2 N2 = 0.010 50000 = 500 Эрл.

Выбрав радиус соты R1 и R2 для каждой зоны, находим площадь соты

Sсоты1 и Sсоты2:

Далее определяем количество сот в каждой зоне, учитывая перекрытие сот в пределах 20 – 30%:

Nсот 1 = S1 Sсоты 1.2 = 31410,4 1.2 = 37 сот,

Nсот 2 = S2 Sсоты 1.2 = 251236.7 1.2 = 57 сот.

Определяем суммарную нагрузку в соте Yсоты1 и Yсоты2:

Yсоты 1 =Y∑1 Nсот1 = 30037 = 8.11 Эрл,

В нашем примере эффективность составила 100%.

Далее рассчитываем общее количество частотных каналов в системе (для кластера). Для этого необходимо выбрать модель кластера. Если в кластере 3 соты, тогда:

Nсект – число секторов с соте, Nсот – число сот в кластере.

Если максимальное значение из двух чисел больше 27 – максимального количества частотных каналов, значит необходимо уменьшить радиус соты или выбрать другую модель кластера.

Далее необходимо назначить номера (номиналы частот) частотным каналам в секторах кластера. В нашем примере номера частотных каналов лежат в диапазоне 1-27. Назначение нужно выполнять таким образом, чтобы номера частотных каналов соседних секторов отличались на 2 и более. На рис.1.1 приведен пример назначения каналов.

4 1

1

7

6 3 5 2

9 8

Рис.1.1. Назначение частотных каналов.

2. Расчет оборудования

На рис. 2.1 показана обобщенная схема построения сети GSM. Всю сеть можно логически разделить на несколько частей: подсистему базовых станций (BSS), подсистему коммутации (NSS), подсистему ТЭ и ТО (ОМС). Кроме того, в отдельную подсистему можно выделить сеть пакетной передачи GPRS.

Более подробно рассмотрим подсистему базовых станций. Подсистема базовых станций состоит из базовых приемопередающих станций (BTS) различных типов и конфигураций и контроллера базовых станций (BSC). Функционально к BSS также относится модуль транскодера ТС (часто устанавливается на стороне MSC), который находится между BSC и MSC и осуществляет функции кодирования/декодирования информации, а также мультиплексирования/демультиплексирования по схеме 4:1. Интерфейс Abis между БС и контроллером является внутренним (каждый производитель оборудования GSM реализует его по-своему), поэтому при установке базовых станций необходимо также использовать контроллер той же компании производителя. Стыковка оборудования NSS и BSS различных поставщиков возможна по открытому А-интерфейсу (между MSC и BSC).

Базовая приемопередающая станция (BTS) выполняет преобразование сигналов радиосвязи в сигналы проводной сети, беспроводное демультиплексирование и мультиплексирование, кодирование радиоканала и функцию перескока по частоте и хэндовера. Компания Huawei предлагает несколько типов базовых станций М900/M1800 (рис. 2.2), которые рассчитаны на различное количество модулей приемопередатчиков (Transceiver Unit, TRU или TRX) и имеют разное конструктивное исполнение.

Все типы базовых станций позволяют комбинировать модули приемопередатчиков 900 и 1800 МГц. На настоящий момент для продаж в России сертифицированы базовые станции внутреннего типа исполнения BTS312 (12 TRU) и BTS30 (6 TRU). В ближайшее время также будет сертифицирована мини-BTS3001, которая рассчитана на 1-2 модулей TRU.

Рис. 2.2. Типы базовых станций М900/M1800.

Базовая станция М900/М1800 состоит из трех частей (рис. 2.3): основного блока, блока приемопередатчиков (TRU) и антенно-фидерной системы.

Основной блок состоит из:

•блока синхронизации/передачи и управления (TMU),

•блока распределения синхронизации (TDU),

•дополнительного блока передачи (TEU),

•блока питания дополнительного блока передачи (TES),

•блока мониторинга работы вентилятора (FMU),

•блока электропитания (PSU),

•блока мониторинга электропитания и состояния окружающей среды (PMU),

•блока распределения электропитания (SWITCH BOX),

•блока вентилятора (FAN BOX),

•воздухозаборника (AIR BOX).

Блок приемопередатчиков, как следует из названия, включает в себя несколько модулей TRU. В рамках одной BTS возможно смешивание TRU, работающих в диапазоне 900 и 1800 МГц. Однако следует учесть, что в таком случае для каждого модуля TRU необходимо предусмотреть отдельный модуль комбайнеров (CDU).

Антенно-фидерная система состоит из:

•антенны,

•блока комбайнера (Combiner and Divider Unit, CDU),

Аппаратная часть М900/М1800 BSC состоит из административнокоммуникационного модуля (AM/СМ), базового модуля (ВМ) и центральной базы данных (CDB). Если емкость М900/М1800 BSC не превышает 128 TRU, то требуется только один модуль ВМ, а потребности в модуле AM/СМ в этом случае нет. Если емкость BSC превышает 128 TRU, то необходим модуль AM/СМ, а число ВМ определяется числом TRU (максимально можно сконфигурировать 8 ВМ).

На первом этапе расчета оборудования необходимо выбрать тип BTS. Выбор основывается на количестве частотных каналов, используемых в соте. Для нашего примера выбираем BTS30 6TRX, которая рассчитана на 6 частотных каналов, т.к. в сотах обеих зон используется по три частотных канала.

Количество модулей TRX в BTS равно количеству частотных каналов в соте, т.е. равно 3.

Количество модулей CDU равно количеству секторов в соте, т.е. равно

3.

Количество потоков Е1 определяется из соотношения 1 TRX – 2 канальных интервала. Это связано с тем что, на одном частотном канале организовано 8 временных каналов; в радиоинтерфейсе голосовая информация передается со скоростью 13 кбит/c, а данные – с максимальной скоростью 14.4 кбит/с, поэтому в интерфейсе BTS-BSC на один канал отводится 16 кбит/c и выполняется мультиплексирование по схеме 4:1.

В нашем примере в состав BTS входит 3 модуля TRX, что требует 6 КИ, поэтому нам достаточно одного потока Е1 и, соответственно, одного модуля TMU.

Для расчета оборудования BSC необходимо найти общее количество модулей TRX по формуле:

∑TRX = N СОТ 1 3 N ЧКСЕКТ 1 + N СОТ 2 3 N ЧКСЕКТ 2 ,

где 3 – количество секторов в соте.

Для проектируемой системы количество TRX равно 282. Количество базовых модулей (ВМ) определяется по формуле:

N BM = ]∑TRX / 128 [= ]282 / 128 [= 3 ,

т.к один ВМ обслуживает 128 TRX.

В состав BSC также войдет административно-коммуникационный модуль (AM/СМ) и центральная база данных (CDB).

Результаты расчетов оборудования привести в виде таблицы и сделать выводы по работе.

Приложение. Таблица Эрлангов.