Методи проеткування в телекомунікаціях. Узагальнена задача планування радіомережі. (Лекція 3)

1.

Кафедра телекомунікацій
Методи проектування в
телекомунікаціях
Дисципліна:
Лекція №3 «Узагальнена задача
планування радіомережі»
1

2.

Зміст
1. Мета планування радіомережі
2. Постановка завдання планування і оптимізації
мережі
3. Приклад алгоритму планування радіомереж (на
прикладі мережі стільникового зв'язку)
4. Використання засобів автоматизованого
планування

3.

1.Мета планування радіомережі
Мета - оптимізація топології і параметрів радіомережі, які
дозволяють мінімізувати матеріальні витрати при розгортанні,
тестуванні та введення в експлуатацію цієї мережі на певній
території. При цьому радіомережа повинна забезпечити:
Певну конфігурацію зони покриття;
Певний рівень послуг, що надається абонентам в межах заданої
зони покриття;
Певну структурну стійкість і живучість.
Побудова покриття є однією з найнеобхідніших речей при
плануванні мережі. Всі інші фактори і розрахунки базуються тільки
по покриттю мережі.
Параметри, якими оперують:
координати базової станції;
висота підвісу антени;
кут місця, азимут, діаграма спрямованості антени (ДС);
потужність передавача.

4.

2. Постановка задачи планирования и оптимизации сети
- общая допустимая напряженность помех
2.1 Цена
Вложенные в строительство радиосети средства
должны окупаться в заданный период. При
проектировании
конкретной
системы,
группа
специалистов
по
технической,
финансовой,
маркетинговой стороне проекта должны разработать
бизнес-план, в котором, исходя из условий рынка,
технических и финансовых возможностей оператора
должны быть оценены объемы возможных затрат и
объемы предполагаемой прибыли от реализации
конкретного проекта.

5.

финансовые
затраты
на
организацию
местоположения
базовой
(приемопередающей)
станции:
антенно-мачтовое сооружение (новое или оренда),
помещение для размещение оборудования;
Линейно-кабельные сооружения и.т.д.
- финансовые затраты, связанные с покупкой лицензий
на использование радиочастотного ресурса и
проведение процедуры ЭМС РЭС;
- финансовые затраты, связанные с покупкой
оборудования и прохождением процедуры его
сертификации

6.

2.2 Территория обслуживания
территория обслуживания должна быть не менее заданной
- 90 % территории должно быть покрыто хорошим уровнем
сигнала. При аппроксимации участка территории зоны покрытия
квадратом (lxl), получим, что
,
– количество участков, где выполняется условие:
,
C – Carier – уровень несущей;
N – уровень собственного шума приемного устройства;
– суммарный уровень помех.
- минимально необходимое отношение сигнал/шум на входе
приемного устройства (определяется исходя из заданного
значения BER, вида помехоустойчивого кодирования и
модуляции)

7.

2.3 Пропускная способность сети
На начальном этапе проектирования системы под пропускной
способностью системы понимают предполагаемое количество
обслуживаемых абонентов. Пропускная способность сети на
этапе проектирования должна быть выбрана достаточной (), для
удовлетворения всей потенциальной емкости рынка мобильной
связи в намеченном регионе.

8.

Що підлягає оптимізації при плануванні радіомережі?
Оптимізації підлягають:кількість БС (бажано, в бік зменшення)
параметри антени:
висота,
азимут,
кут місця,
максимальний коефіцієнт посилення,
форма діаграми спрямованості антени;
Параметри передавачів:
потужність, ослаблення в фідері,
динамічний діапазон потужності,
частотна маска передавача і частотна маска приймача,
частота,
модуляція,
кодування,
чутливість приймача.

9.

2.4 Помеховая обстановка и ЭМС
Напряженность поля помех от сети на контуре планируемой
территории покрытия не должна превышать требуемого значения
.
При анализе доступных для планирования частот, важнейшим
пунктом является оценка электромагнитной совместимости (ЭМС)
РЭС.
Под ЭМС понимается способность сети функционировать без
создания радиосредствами сети друг другу вредоносных помех.
ЭМС рассматривается на двух уровнях:
межсистемная ЭМС;
внутрисистемная ЭМС.
Основой для обеспечения межсистемной ЭМС является
разделение частотного диапазона, определяемое Регламентом
радиосвязи и Планом Радиочастот Украины.

10.

Рассмотрим критерий, на основании которого принимается решение об
электромагнитной совместимости:
Критерий максимума отношения сигнал/(помеха+шум):
SNIR – signal noise interference ratio.
– для большинства современных радиосетей, так как уровень
интерференции значительно превышает уровень собственных
шумов приемника.

11.

(interference rejection factor, коэф.подавления помех) –
характеризует, насколько приемная система в состоянии
отфильтровать помеху, которая приходит по соседним каналам.
Способ задачи : вычисляется на основании масок передатчика и
масок приемника.
1.С помощью МСЭ (Международного Союза Электросвязи).
Хорошо зарекомендовал себя для телевещания.
2.На основании упрощенных кривых.
3. С использованием табличных значений, определенных
заранее для конкретного оборудования. Пример:
k
IRF
0
0
1
30
2
47
3
60
k – номер канала

12.

2.5 Завдання планувальника радіомережі
Пошук сайтів (місць розміщення базових станцій) і
формування покриття.
Завдання призначення частот.
Призначення частот це евристична задача, яка не має
абсолютного рішення.
Є кілька постановок задачі призначення частот:
•мінімізації інтерференції в заданій смузі частот;
•мінімізації інтерференції при заданих каналах;
•мінімізації кількості частот при фіксованому рівні
інтерференції;
•мінімізації смуги частот при фіксованому рівні
інтерференції

13.

2.6. Методи призначення частот:
•Монте-Карло;
•повного перебору;
•послідовного призначення;
•відпалу і загартування;
•табу;
•тунельний метод.
2.6.1 Метод Монте-Карло.
У методі Монте Карло випадковим чином генерується задане
число частотних каналів - частотний план.
Для кожного частотного плану обчислюється матриця
інтерференції, і пропонується найкращий частотний план.
Матриця інтерференцій - інтегрально характеризує взаємну
інтерференцію між елементами цього мережі.

14.

Это матрица имеет размерность, пропорциональную количеству БС (секторов).
mij (i≠j)
i
j
Вычисления матрицы интерференции.
В каждой точке зоны обслуживания сектора вычисляют:
. Где С – полезный сигнал от БС j, а I – интерференция от БС i.
,
где – количество пикселей в зоне обслуживания сектора j, где (C/I+IRF)<(S/N) треб,
– количество пикселей в зоне обслуживания сектора i.

15.

2.6.2 Метод повного перебору.
Перебираються всі варіанти призначення частот. Визначається матриця
інтерференції і вибирається найкращий варіант (нариклад, якщо
БС = 10, а кількісь частот f = 5, то вариантов - 105).

16.

3. Приклад алгоритму планування радіомереж (на прикладі мережі
стільникового зв'язку
СТАРТ
Планирование
Анализ трафика и покрытия
1. Цена
2. Пропускная способность
3. Покрытие
4. Вероятность блокировки
5. Доступные частоты
6. Качество связи
7. Абонентское распределение
8. Прочие факторы
Развитие
Номинальный
сотовый план
1. Формирование кластера
2. Распределение частот
3. Составление карты номинального плана
4. Расчет покрытия
5. Расчет интерференции
Оптимизация
Настройка сети
1. Проведение натурных измерений
(драйв-тестов)
2. Анализ статистики и
распределения трафика
Выбор объектов
размещения
базовых станций
1. Привязка к сетке номинального плана
2. Тип объекта
3. Место размещения антенн.
4. Пространственное разнесение антенн
5. Существующие препятствия
6. Место размещения оборудования
7. Питание базовой станции
8. Транспортная сеть
9. Договор с арендодателем
Строительство
системы
1. Инсталляция
2. Запуск в эксплуатацию
3. Проведение тестов
Составление
проекта
1. Составление окончательного
сотового плана
2. Присваиваются имена
строящимся объектам.
3. Готовятся файлы для загрузки
сотовых параметров в BSC.

17.

4. Використання коштів автоматизованого планування

18.

Категорії програмного забезпечення:
•Професійне ПЗ з планування радіомережі: Атолл, ICS Telecom.
•ПО, фіксоване під обладнання певного виробника (Система
управління Cisco Wireless)
•Напівпрофесійне ПО, розроблене під вид зв'язку, наприклад,
для планування мереж Wi-Fi:
Ekahau Site Survey;
TamoGraph Site Survey;
RF3D WiFi Planner и.т.д

19.

Висновки
Застосування сучасних систем автоматизованого проектування
мереж рухомого радіозв'язку не завжди дає результат, який
відповідає реальній ситуації.
Це пов'язано з тим, що багато моделей, закладені в системи
проектування, є емпіричними, отже, наближеними. Причому,
дуже складно в дані моделі залежить достовірно всю інформацію
про досліджуваному районі (щільність забудови, тип матеріалів
забудови, висотну модель забудови).
Якщо ж останні чинники, в якійсь мірі є детермінованими, то такі
фактори як погодні умови, рухомі об'єкти, що впливають на
поширення радіосигналів - випадкові, і не можуть бути закладені
в дані моделі.
Звідси випливає, що повноцінний аналіз працездатності системи
не може бути проведений за допомогою даних систем
проектування без проведення натурних випробувань в мережі
стільникового зв'язку.