ПТСМС / Planirovanie_radiosetei(2)

сложность заключается в подключении BTS к транспортной сети. После определения фактического расположения BTS предварительное расположение изменяется, и план обновляется, и зоны покрытия соты рассчитываются снова, с использованием новых параметров. Все предварительные места расположения BTS должны быть заменены на фактические и зоны обслуживания пересчитаны.

Рисунок 2.18 – Зона покрытия реальной ячейки

Обычно план разделен на более мелкие сегменты, каждый из которых состоит из нескольких базовых станций, расположенных рядом. Сегмент может быть показан на карте как географическая зона с конкретной базовой станцией внутри зоны. Цель состоит в том, чтобы найти фактические места расположения BTS сегмент за сегментом и завершить предварительный план покрытия одной зоны за один раз. При нахождении фактических мест расположения базовых станций важно достигнуть требуемых результатов планирования. Необходимое покрытие и необходимую емкость необходимо получить с фактическими местами расположения BTS.

При расчете покрытия соты с помощью инструментария планирования необходимо выбрать большой диапазон для расчета, т.к. позднее результаты расчета потребуются для оценки интерференции. Распространенным способом показа рассчитанного покрытия для определенной области

81

является многоцветный составной план (composite plot) с указанием пороговых значений. При этом типе представления легко увидеть возможные пробелы в зоне покрытия. Обратная ситуация, когда перекрывающиеся области между сотами являются слишком большими, также может быть исследована. С помощью точной настройки параметров планирования внутри заданных диапазонов могут быть заполнены пробелы покрытия и уменьшены ненужные перекрытия. Например, могут быть изменены выходная мощность BTS или высота, направление или наклон антенны.

Другой полезный способ просмотра покрытия – карта доминирования. В этом представлении каждая сота имеет определенный цвет, который показывает, где эта сота дает доминирующее покрытие. Пороги покрытия, следовательно, не используются в данном представлении. На практике границы покрытия не являются строгими, потому что необходим запас на хэндовер. При выходе из зоны доминирования одной соты, другая сота начинает быть доминирующей – передача обслуживания делается только тогда, когда покрытие второй ячейки лучше, чем запас на хэндовер. Поэтому мобильная станция еще в течение короткого времени подключена к первой соте, в то время как доминирующей уже является вторая сота.

Теоретический расчет порога покрытия был объяснен ранее. Порог покрытия является одним из способов анализа зоны покрытия на этапе планирования и сравнения ее с требованиями к планированию. Поэтому полезно установить используемый порог покрытия в инструменте планирования в соответствии с целями планирования. Иногда пороги приводятся на распечатках, чтобы было легче сравнивать различные версии покрытия. В инструментарии может быть задано несколько порогов: для всех типов в местности, для различных типов приемников, соответствующих классам MS, для покрытия внутри зданий, автомобилей и т.д.

Важно поддерживать точность на протяжении всего процесса планирования сети, т.к точность плана покрытия является суммой нескольких факторов. Разрешение и точность карты влияет на модель распространения, также как и точность измерений для настройки модели. Важными факторами на этапе планирования покрытия являются точность параметров энергетического бюджета линии, координаты BTS и другие параметры планирования покрытия. Измеримые параметры бюджета линии, потери в кабелях и мощность BTS должны быть проверены измерениями, когда это возможно. Параметры должны быть проверены, чтобы одни и те же цифры использовались от планирования до фактически существующей BTS. Фактические координаты BTS необходимы, так как они используются при планировании покрытия с помощью инструментальных средств. Когда речь идет о точности, связанной с антенной, то интересует фактическая высота и направление антенны.

Для сложных ситуаций планирования есть несколько способов увеличения покрытия. Эти приемы лучше использовать на этапе планирования, так как сделать это позже будет сложнее и дороже. Эти

82

приемы не снижают важность тщательного планирования, поскольку нет никакого другого способа найти лучшее расположение неправильно расположенных базовых станций, как изменить расположение на более лучшее. Одним из способов улучшения покрытия является оптимизация параметров бюджета линии в заданном диапазоне, используя самую высокую мощность BTS и самые высокое усиление антенн. Другой способ улучшения покрытия заключается в использовании дополнительного оборудования. Бустер усиливает передачу BTS и таким образом усиливает нисходящую линию связи. Малошумящий усилитель усиливает восходящую линию связи, давая большую чувствительность BTS, и позволяя принимать более слабые сигналы.

Таблица 2.10 – Преобразование уровня измеренного сигнала в RXLEV

В рекомендациях ETSI определено, что BTS и MS должны измерять уровень принимаемого сигнала в диапазоне от –110 дБм до –48 дБм. Измеренный уровень сигнала усредняются, и преобразуется в значение RXLEV (received level), которое находятся между 0 и 63. Уровень сигнала сообщается в виде значения RXLEV. Отображение представлено в таблице

2.10.

Таблица 2.11 – Преобразование BER в RXRXQUAL

83

Измерения радиолинии также включают измерение качества принимаемого сигнала. Аналогично измерению уровня сигнала, измеренное качество сигнала усредняется и преобразуется в значение RXQUAL (received Quality). Восемь категорий RXQUAL и таблица отображения приведены в таблице 2.11.

Измерения радиолинии, т.е. сообщаемые значения RXLEV и RXQUAL, необходимы при выполнении задач хэндовера и управления мощностью. В радиолинии измеряется мультикадр медленного связанного канала управления (SACCH), который состоит из 104 TDMA кадров в случае полноскоростного канала трафика (TCH). Длительность мультикадра – 480 мс.

2.5.2 Планирование покрытия в EGPRS

Аспекты планирования покрытия EGPRS сети сосредоточены вокруг обеспечения достаточного отношения несущая/шум (C/N) на восходящем и нисходящем направлении линии связи для обеспечения успешной передачи данных в зоне покрытия. Каждая схема кодирования, определенная для GPRS (и MCS для EGPRS), имеет определенный диапазон отношения C/N для заданной частоты ошибочных блоков (block error rate, BLER). Как известно, чем выше уровень защиты от ошибок, тем меньше требуемое отношение C/N. Таблица 2.12 показывает некоторые результаты моделирования для схем кодирования GPRS.

Таблица 2.12 – Сравнение отношения C/N и схемы кодирования

Целью планирования покрытия является создание зоны покрытия и для восходящей и нисходящей линии связи с соблюдением баланса. Это достигается с помощью расчета бюджета линии связи. Расчет бюджета линии позволит провести сравнение между достижимыми размерами соты EGPRS при использовании различных схем кодирования и размерами сот в сетях

GSM.

Необходимо определить ряд ключевых параметров, которые являются исходными данными для расчета бюджета линии связи. Среди них:

∙выходная мощность передатчика (MS/BS);

∙производительность приемника для различных схем кодирования

(MS/BS);

∙конфигурации антенн (разнесение).

84

Зависимость зоны покрытия от схемы кодирования GPRS

В связи с различными требованиями схем модуляции и кодирования к отношению C/N, соответствующие зоны покрытия для каждой схемы, очевидно, будет отличаться. Полезно сравнить предсказанные зоны покрытия соответствующие схемам кодирования, в дополнение к существующей голосовой услуге сети GSM.

Рисунок 2.19 иллюстрирует покрытие на модели соты (три сектора, каждый шестиугольной формы). На этом примере можно легко увидеть разницу в покрытии при использовании разных схем кодирования. Зона покрытия уменьшается постепенно от CS-1 к CS-4. На рисунке 2.19 изображено покрытие при использовании скачкообразной перестройки частоты. Рисунок 2.20 иллюстрирует эквивалентные зоны покрытия для случая без перескока по частотам. За исключением CS-4, все зоны покрытия уменьшается по сравнению со случаем скачкообразной перестройки частоты. Разница с CS-4 связана с отсутствием защиты от ошибок, поэтому эта схема кодирования имеет большую уязвимость к замираниям (и, следовательно, увеличение ошибочных блоков) при перескоках по частотам. EGPRS и GPRS имеют общую концепцию, связанную с зонами покрытия, только EGPRS имеет 9 схем кодирования и модуляции.

Рисунок 2.19 – Покрытие с перескоком по частотам

85

Рисунок 2.20 – Покрытие без перескоков по частотам

Результаты расчета покрытия для разных схем кодирования соотносят с удобном размером ячейки, равным 4000 м. Продолжая пример для GPRS, схема кодирования CS-1 не полностью покрывает всю ячейку на этом расстоянии (при использовании скачкообразной перестройки частоты), и, следовательно, общий охват для CS-1 немного меньше, что 100%. Этот факт объясняет значения, представленные на следующем рисунке. Рисунок 2.21 иллюстрирует радиус соты для различных схем кодирования, как процент от радиуса соты в 4000 м, с использованием и без использования скачкообразной перестройки частоты.

Рисунок 2.21 – Относительный радиус соты

86

Рисунок 2.22 показывает соответствующие зоны покрытия (в пределах соты) четырех схем (по отношению к CS-1) для двух сценариев перескоков.

Рисунок 2.22 – Зоны покрытия для схем кодирования относительно CS-1 Оба рисунка основаны на моделировании, использующего модель потерь на трассе, используемой в UMTS 30.03 v3.2.0. Для диапазона 900 МГц, высоты антенны базовой станции, превышающей средний уровень

крыш на 15 м, потери на трассе L задаются следующей формулой:

Было показано, что зона обслуживания для CS-1 и CS-2, как правило, совпадает с зоной покрытия голосовой GSM-сети. Для CS-2 это связано с отсутствием потерь в теле человека при передаче данных. Для CS-1 это связано со схемой кодирования, которая похожа на используемую схему кодирования в GSM сети. Зона покрытия для CS-3 и CS-4, несколько снижается, что связано с уменьшением защиты от ошибок и более высоким требуемым отношением C/I. Поэтому эти услуги, как правило, доступны ближе к центру соты. Аналогично, зоны покрытия для MCS5 – MCS9 EGPRS будут еще меньше, что связано с их требованиями к отношению C/I.

2.5.3 Планирование покрытия в сетях WCDMA

Расчет бюджета линии для системы WCDMA и планирование покрытия для системы GSM были рассмотрены выше. Процесс планирования покрытия в системе WCDMA очень похож на этот процесс в системе GSM. Но модели распространения должны быть скорректированы, чтобы учесть особенности технологии WCDMA. Размер сот R может быть рассчитан с помощью модели Окумура-Хата или Уолфиш-Икегами. После этого может быть рассчитана площадь соты по формуле 2.6R2. Однако, в рамках европейского сотрудничества в области научно-технических исследований (European Cooperation in the Field of Scientific and Technical

87

Research), также называемого COST, для WCDMA сетей были проведены дополнительные измерения и скорректирована модель распространения. Улучшенная модель Окумура-Хата имеет следующие ограничения:

∙частота f: 150-2000 МГц

∙расстояние R: 1-20 км

∙высота BTS: 10-200 м

∙высота MS: 1-10 м

Поправочный коэффициент с определен как:

Этот поправочный коэффициент добавляется для получения фактических потерь в окружающей среде сетей WCDMA. Также модель COST применяется с моделью Уолфиш-Икегами, которая имеет допустимые диапазоны параметров:

∙частота f: 800-2000 МГц

∙высота BS hbs S: 4-50 м

∙высота UE hms: 1-3 м

∙расстояние d: 0.02-5 км

2.6 Планирование емкости

2.6.1 Планирование емкости в GSM сетях

Предварительное планирование емкости было сделано на этапе определения размеров процесса планирования сети. На этом этапе оценивались только приблизительные цифры в уровне типов зон без оценки емкости отдельных базовых станций или сот. Параметры планирования формируются из требований клиента и оценочного количества пользователей. Оценка количества пользователей выполняется для каждом этапе развертывания сети. Требуемая пропускная способность на одного пользователя зависит от профиля пользователя. Определение размеров сети может быть упрощено при наличии одного профиля пользователя каждого типа зоны; т.е. все пользователи зон одного типа имеют одинаковый профиль. Профили пользователей определяют среднее значение нагрузки, а также в часы наибольшего использования. Емкость должна быть спланирована на основе максимального одновременного использования.

На этапе планирования емкости оценивается емкость подробно на уровне соты. На этапе планирования приоритетной задачей было выбрать места базовых станций и рассчитать зону покрытия с использованием

88

фактических параметров BTS. Планирование емкости основывается на основе карт покрытия и оценке трафика, которые могут быть разными слоями на карте в инструментарии планирования. Карта доминирования покрытия дает информацию о границах соты.

Как уже упоминалось, максимальное одновременное использование является главной целью для планирования пропускной способности сети. Пики использования емкости являются кратковременными и поэтому определяют вероятность блокировки, которая является приемлемым уровнем для неудачных попыток вызова в связи с нехваткой ресурсов. Этот параметр должен был определен заказчиком в начале процесса планирования.

Количество трафика выражается в Эрлангах. Эрланг – единица измерения телекоммуникационной нагрузки. Эрланг описывает количество трафика в один час. Определение Эрланга следующее:

Пример расчета нагрузки в Эрлангах. 25 пользователей, каждый делает телефонный звонок средней длительностью три минуты в час. Сколько трафика пользователи создают в Эрлангах?

На этапе определения размеров сети берется значение нагрузки от одного пользователя, равное 0.015–0.030 Эрл в ЧНН, которое соответствует длительности вызова 54–108 секунд. Это значение сильно меняется в зависимости от пользователя, но среднее значение необходимо на этапе определения размеров сети. Значение трафика каждого пользователя, можно сказать, связано с культурой. При детальном планировании емкости для моделирования различных типов использования сети могут быть использованы различные профили пользователей. Емкость может быть рассчитана с использованием формулы Эрланга. Формула B используется для случая без очередей, а формула С для случая с очередями. Формулы Эрланга представлены ниже.

Формула Эрланга B вычисляет вероятность блокировки вызова Pb для трафика T с количеством каналов C. Трафика дается в Эрлангах. Нагрузка, обслуженная с допустимым уровнем блокировки T` = T / (1–B). Согласно этой формуле, заблокированные вызовы завершаются без постановки в очередь:

89

Формула Эрланга C вычисляет вероятность для случая с очередями, т.е. вероятность ожидания обслуживания. Параметры для расчета – трафик Т и число каналов трафика С такие же, как для формулы Эрланга B:

Таблицы и автоматические калькуляторы для формул Эрланга можно найти в различных источниках. Эти таблицы и калькуляторы полезны в работе по планированию емкости и могут быть использованы для нахождения любого из трех параметров по известным двум. Расчеты выполняются с использованием значений для ЧНН, т. е. для максимального количества пользователей. Поэтому обслуживание является более предсказуемым, а емкость – достаточной. Таблица 2.13 представляет сокращенную таблицу Эрланга B, показывая, какая нагрузка может быть обслужена, например, 10 каналами при вероятности блокировки 1, 2, 3, 5 или 10%. Например, с вероятностью блокировки 2% 10 каналов могут обслужить нагрузку 5.09 Эрл.

Таблица 2.13 – Формула Эрланга В для вероятности блокировки 1, 2, 3, 5 и 10%.

В качестве примера расчета выигрыша от группообразования (trunking gain), найдем разницу в выигрыше от группообразования для случаев 7 и 30 каналов трафика с 2% вероятностью блокировки. Семь каналов трафика соответствуют одному TRX в случае, когда один из восьми временных

90