Проектирование транкинговой сети связи Tetra

Проектирование транкинговой сети связи Tetra

"Проектирование транкинговой сети связи TETRA"

транкинговый сеть связь tetra

1. Основная часть

.1 Расчет требуемого числа радиоканалов

Предположим, что услугами транкинговой сети связи TETRA будет пользоваться около 2% от всего населения г. Новосибирск. По последним данным в Новосибирске проживает 1 385 267 человек. Соответственно, из представленного выше условия транкинговой связью будут пользоваться:

где  - общее число населения г. Новосибирск

Для расчета числа радиоканалов необходимо определить максимальное количество абонентов, приходящихся на одну БС по формуле:

где n - количество используемых радиоканалов (максимально для стандарта TETRA n=16);

- число абонентов, одновременно работающих на одной несущей;

k - количество абонентов, приходящихся на одну несущую частоту (БС с учетом вероятности отказа для ССПС не более 5%), k = 25.

Предполагаемое число абонентов в городе Новосибирск  составляет 22456, а количество БС - 7. Рассчитаем максимальное число абонентов в г. Новосибирск при полностью загруженных БС:

где М - общее количество БС.

Таким образом, максимальная абонентская емкость превышает предполагаемую, и для более эффективного использования капитальных вложений нет необходимости использовать все 16 радиоканалов.

Исходя, из предполагаемого числа абонентов, определим количество абонентов, приходящихся на одну БС:

где N_зад - общее число абонентов г. Новосибирск;

М - общее количество БС.

Требуемое число радиоканалов для одной БС:

1.2 Расчет интенсивности нагрузки

Интенсивность поступающей нагрузки рассчитывается, исходя из количества абонентов БС в районе и нагрузки в ЧНН на одного абонента, Z_а=0,02 Эрл. Из статистических данных крупных и развитых операторов мобильной связи видно, что реальная нагрузка на абонента в ЧНН составляет примерно 0,012 ч 0,015 Эрл. Таким образом, предполагаемая нагрузка Z_а=0,02 Эрл обеспечит необходимый запас монтируемой емкости для дальнейшего увеличения числа абонентов, что необходимо для нормального развития работы сети.

Определим интенсивность нагрузки от базовых станций г. Новосибирск. Нагрузка на одну БС:

где N_БС - число абонентов, приходящихся на одну БС.

Учитывая, что 50% нагрузки приходится на входящее соединение, а 50% - на исходящее, имеем:

Переведем среднюю нагрузку в расчетную:

Таким образом, входящая и исходящая нагрузка от всех 7 БС г. Новосибирск:

1.3 Расчет числа каналов необходимых для подключения сети

Предположим, что 80% будут замыкаться внутри сети.

Расчет количества каналов ведется с помощью формулы Эрланга по таблицам Эрланга.

Число каналов микросотовой сети от базовых станций рассчитывается при вероятности потерь р=0,05, т.к. вероятность потерь вызовов в сетях сотовой связи не должна превышать 5 %.

Таким образом, в г. Новосибирск для входящих и исходящих соединений при нагрузке на одну БС Y_вх = Y_исх = 27,3 Эрл, требуемое число соединительных линий по таблице Эрланга равно V=36.

БС соединены с центральным распределительным блоком и контроллером базовых станций с помощью ИКМ потоков. Для расчета количества ИКМ потоков используем формулу:

Общее количество потоков от всех БС г. Новосибирск:

где n - число БС.

Число каналов для связи с АМТС рассчитывается при вероятности потерь р=0,01, т.к. на данном направлении вероятность потерь не должна превышать 1%.

Внутри самой сети по прогнозам замкнется около 80% нагрузки. Соответственно 20% нагрузки будет проходить  через RDU к АМТС. Число каналов определяется исходя из нагрузки на это направление. Учитывая, что нагрузка между АМТС и RDU равна 20% от общей нагрузки, т.е.:

Требуемое число соединительных линий на данное направление с использованием формулы Эрланга равно V=13. Исходя из этого определим необходимое число ИКМ потоков:

Общее число потоков равно N_общ = 14.

1.4 Состав и тип оборудования для организации сети

.4.1 Стационарное базовое оборудование

Наиболее оптимальным решением будет выбор стационарного базового оборудования фирмы Motorola CTS200 в связи с тем, что системы связи Motorola CTS200 соответствуют стандарту TETRA Европейского института стандартов по телекоммуникациям (ETSI). В системах CTS200 применяется цифровое представление звуковых сигналов. Благодаря этому достигается самое высокое качество передачи голосового сигнала и наименьшее время установления соединения, в том числе и при многосайтовой конфигурации. При максимальной конфигурации сети обеспечивается одновременная работа свыше 100 каналов передачи речи и осуществляется поддержка до 8-ми сайтов. Системы TETRA просты в установке и позволяют легко изменять конфигурацию. Наличие различных функций мониторинга и управления облегчает начальную установку систем и снижает суммарный уровень затрат. Имеются функции подробной регистрации вызовов и слежения за состоянием системы. В системах CTS200 применяются такие ориентированные на конкретные приложения интерфейсы (API), как шлюз для пакетных данных (Packet Data Gateway) и интерфейс периферийного оборудования (PEI). Это позволяет использовать в системах CTS200 широкий спектр пользовательских приложений. Стационарное базовое оборудование Motorola CTS200 представлено на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 - Базовое оборудование Motorola CTS200

Базовая станция Motorola CTS200 может быть сконфигурирована для работы на 2-х несущих стандарта Motorola TETRA. Станция размещена в шкафу конструктива 8U, что позволяет организовать до 8-ми логических каналов связи и обеспечить непосредственный доступ ко всем функциям системы и оконечной аппаратуре. Станция Motorola CTS200 может быть расширена за счет добавления двух аппаратных стоек, рассчитанных на работу на 2-х, 4-х или 8-ми несущих. Использование монтируемого на антенной мачте усилителя (ТМА) позволяет получить отличное качество связи и хорошее радиопокрытие. Базовая станция Motorola CTS200 оборудована сумматором на два входа, характеристики которого оптимизированы для обеспечения превосходного качества работы. Основные технические характеристики БС Motorola CTS200 представлены в таблице 1.1 [3]

Таблица 1.1 - Основные технические характеристики

Системы TETRA предназначены для передачи речи и данных. Они рассчитаны на обслуживание большого количества абонентов и позволяют удовлетворить потребности различных категорий пользователей в высокоэффективной подвижной связи. Системы CTS200 строятся на базе цифровой технологии с использованием распределенной логики коммутации. Распределенная архитектура позволяет обеспечить высокий уровень устойчивости системы к отказам отдельных компонентов и линий связи, не прибегая к дорогостоящему централизованному резервированию. При этом отказы аппаратуры лишь в ограниченной степени влияют на работу системы, т.е. при выходе из строя какого-либо приемопередатчика, другой приемопередатчик принимает на себя исполнение его функций.

1.4.2 Диспетчерская стационарная радиостанция DT-410

Диспетчерская радиостанция DT-410 фирмы Motorola состоит из мобильной радиостанции MDT-400, интегрированной в аппаратный блок, настольного микрофона и компьютерного программного обеспечения TDS 410 в среде WINDOWS, благодаря которому при подключении радиостанции к ПК реализуются функции контроля вызовов, статусных сообщений, текстовых сообщений. Внешний вид диспетчерской радиостанции представлен на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 - Диспетчерская стационарная радиостанция DT-410

Цифровая диспетчерская радиостанция DT-410 физически подключается к серверной части приложения и устанавливается в наиболее удобном с точки зрения на построение системы радиосвязи месте. Клиентская часть «Диспетчерская консоль» (их может быть несколько, и они могут работать параллельно) могут быть вынесены через IP сети (например, через локальную сеть предприятия или через интернет) в любое удобное место для размещения диспетчерского центра. Основные технические характеристики диспетчерской стационарной радиостанции DT-410 представлены в таблице 1.2 [3]

Таблица 1.2 - Основные технические характеристики DT-410

Расширение системы может производиться как со стороны радиооборудования DT-410 можно добавить абонентов или поставить цифровой ретранслятор для увеличения зоны охвата радиосети, можно создать сеть из нескольких ретрансляторов.

1.4.3 Мобильная радиостанция Motorola MTM800 Enhanced

В отличие от портативных радиостанций TETRA к мобильным терминалам предъявляются дополнительные специфические требования, в частности следующие: наличие интерфейсов передачи пакетных данных для организации удаленных пунктов сбора данных; защита от повышенной вибронагрузки; наличие выводов для управления габаритными огнями или звуковым сигналом транспортного средства для оповещения персонала, покинувшего автомобиль; наличие опции DMO-ретранслятора для временной работы на границах зоны обслуживания базовой станции TETRA. Мобильные радиостанции рассчитаны на напряжение 12 В постоянного тока (общий минус), но могут и комплектоваться стационарными блоками питания. В указанной комплектации в сочетании со стационарными антеннами мобильная радиостанция используется в качестве стационарного диспетчерского пульта. Мобильные радиостанции в стационарном исполнении применяют для передачи телеметрии с удаленных объектов и для управления слаботочными исполнительными устройствами.

Мобильная радиостанция TETRA Motorola MTM800 Enhanced построена по новейшей архитектуре стандарта TETRA от компании Моторола. В ней использован мощный процессор, расширенный объем памяти и широкополосный радиотракт. Кроме того, данная модель радиостанции ТЕТРА комплектуется встроенным GPS приемником и поддерживает сквозную систему шифрования 2Е2.  Внешний вид мобильной радиостанции Motorola  MTM800 Enhanced представлен на рисунке 1.3

Рисунок 1.3 - Мобильная радиостанция Motorola MTM800 Enhanced

В радиостанции TETRA МТМ800 производства Моторола реализована поддержка многослотовой передачи пакетных данных по протоколу IP со скоростью в 4 раза выше по сравнению с радиостанциями ТЕТРА первого поколения.

Основные технические характеристики мобильной радиостанции представлены в таблице 1.3 [3]

Таблица 1.3 - Основные технические характеристики МТМ800

Новейшие технологии микропроцессора MTM800 обеспечивают модернизацию функциональных возможностей. Это гарантирует, что терминал будет всегда соответствовать современным требованиям профессионалов.

1.5 Расчет сети беспроводного доступа

Исходные данные:

частота БС - 420 МГц;

- чувствительность приемника БС составляет - 106 дБм;

- коэффициент усиления передающей антенны БС равен 8 дБ.

высота подвеса антенны 30 м;

Рассчитаем зону обслуживания базовой станции TETRA по модели Окамура - Хата.

Исходя из экспериментальных данных, полученных Окамурой, Хата предложил аналитическую модель эмпирических потерь распространения сигналов. Среднее затухание радиосигнала в городских условиях рассчитывается по формуле, дБ [4]:

где, f - частота радиосигнала, МГц;

ht - высота передающей антенны, м;

hr - высота приемной антенны, м;

d - расстояние между антеннами, м;

A(hr) - поправочный коэффициент для высоты антенны подвижного объекта, зависящий от типа местности. Для небольших и средних населенных пунктов поправочный коэффициент определяется по формуле, дБ [4]:

Для крупных городов поправочный коэффициент находится по формуле, дБ:

Рассчитаем поправочный коэффициент для среднего города, дБ:

Определим суммарное затухание в линии по формуле :

где    - мощность передатчика БС, дБм

 - КПД передающего фидера;

 - коэффициент усиления передающей антенны БС , дБ

 - коэффициенты усиления передающей антенны;

 - коэффициент усиления приемной антенны БС , дБ

 - коэффициенты согласования антенн с радиосигналом;

 - мощность приемника БС, дБм

Из формулы затухания радиосигнала по модели Окамура - Хата выразим значение радиуса зоны обслуживания d.

Схема размещения базовых станций в г. Новосибирск (см. Приложение А)

1.6 Сводная ведомость

Объем капитальных вложений, необходимых для организации сети. При этом учтем не только расходы на приобретение оборудования, но и дополнительные средства, необходимые для полноценной работы узла. Стоимость оборудования фирмы Motorola указана в таблице 1.4 [31].

Наиболее капиталоемкой частью оборудования сети является аппаратура контроллера базовых станций, которая выполняет все функции обеспечения по контролю за состоянием БС по всему городу.

Таблица1.4 - Стоимость основных средств

Список литературы

.В.И Носов. Сети радиодоступа. Часть 1: Учебное пособие / СибГУТИ.- Новосибирск, 2006 г.

.В.Г. Карташевский. Сети подвижной связи. - М.: Эко-Трендз,2001 г.

.В. Кшиштоф. Сети подвижной радиосвязи. - М.: Горячая линия - Телеком,2006 г.

.М.А Нагорский, М.В. Высогорец. Система абонентского радиодоступа. -М.: 2007

Приложение

«Cхема размещения базовых станций»

Рисунок А. Схема размещения БС TETRA на территории г. Новосибирск