Файл: Исходные данные. 2 Территориальноепланирование сети стандарта lte. 6.docx

Оглавление

Исходные данные.

Табл. 1.

Общие характеристики сети

Наименование	Обозначение, единица измерения	Значение характеристики
1	2	3
Стандарт системы	–	LTE
Полоса частот:	Fmin…Fmax, МГц	2570…2620
Количество абонентов	Na, тыс	62578
Площадь территории	S, км2	25
Предполагаемая нагрузка от одного абонента	A1, Эрл	0.25

Табл. 2.

Общие характеристики сети

1		2	3
Допустимая вероятность блокировки		P0, %	0,05
Скорость передачи информации		Binf,Мбит/c	50
Полоса частотного канала, занимаемого системой LTE		Br, МГц	10
Защитное отношение сигнал/помеха в совмещенном канале		А0, дБ	9
Высота базовой станции Высота антенны		hБСmin, м. hАСmin, м.	35 1,5
Среднеквадратическое отклонение флуктуаций сигнала		σ, дБ	8
Параметр логнормального распределения уровней сигнала по местоположению с вероятностью 75%		η(75%)	0,68
Требуемая зона обслуживания	–			Указывается на карте
Местоположение абонентских станций	–			На улицах, в зданиях, в автомобилях
Потери в теле абонента	Wт, дБ			0

---

Табл. 3.

Общие характеристики сети

1	2	3
Потери на проникновение в автомобили; в здания	Wэ, дБ	8 15
Отношение энергии сигнала на бит к спектральной плотности шума	Eb/N0, дБ	4.0 (для скорости передачи данных – 50 Мбит/c)
Выигрыш за счет корреляционной обработки	G, дБ	6 (для скорости передачи данных –50 Мбит/c)

Табл.4.

Технические характеристики приемо – передающего оборудования для стандарта LTE

Наименование	Обозначение, единица измерения		Значения характеристики станций
Назначение радиостанции	–		базовой		абонентской
Количество приемо - передатчиков	nп, шт		1 – 6		–
Количество секторов	nс, шт		1 – 3		–
Потери в фидере антенны ПРМ	ηфид прм, дБ		0		2
Потери в фидере антенны ПРД	ηфид прд, дБ		2		0
Реальная чувствительность приемника	Pпрм, дБм		–125		–112
Мощность шума	PN, дБм	-105.2		-100.2

Табл. 5.

Технические характеристики антенн радиостанций

Наименование	Обозначение, единица измерения	Значение характеристики
		базовой	абонентской
Максимальный коэффициент (относительно изотропного излучателя) усиления	G0, дБи	18	0
Потери передачи в дуплексном фильтре	ηф, дБ	1.5	–
Коэффициент усилителя тракта приема	КМШУ, дБ	0	10

---

Территориальноепланирование сети стандарта LTE.

Саранск — административный центр городского округа Саранск. Численность населения городского округа, в состав которого помимо собственно города Саранска входят ещё 16 населённых пунктов, 337 219чел. Численность самого города составляет 307 698 по сведениям Росстата на 1 января 2016 года.

Город разделён на 3 района:

• 
  Ленинский (107 384),
  
• 
  Октябрьский (105 070),
  
• 
  Пролетарский (95 244).
  

Рис.1. Город Саранск.

В виду того, что территория, занимаемая городом, значительна, а плотность потребителей услуг связи неоднородно в различных его районах в разное время, то покрытие всего города нецелесообразно. В дневное время суток в будни дни большая часть населения сосредоточена в центре города и промзоне. В выходные и праздничные дни большая часть населения располагается в спальных районах, парках, театрах, кинотеатрах и т.д. Следует отметить, что в спальных районах для передачи данных используются наземные сети связи с беспроводными точками доступа, поэтому доля данных,передаваемая по LTEсетям, в случае её развёртывания там, будет очень мала.Большие и средние промышленные предприятия в процессе своей деятельности, как правило, используют закрытые корпоративные сети, которые строятся на проводной или оптической инфраструктуре. В данном случае использование сети LTEочень невелико, т.к. рабочий процесс обеспечивается другими сетями.

Таким образом целесообразно покрытие центральной части города, а именно Ленинского района. Во-первых, большая часть туристов останавливается именно здесь. Во-вторых, значительная часть образовательных учреждений сосредоточена в центральной части города, а это гарантирует высокую плотность самого активного сегмента пользователей сети – молодёжи. В-третьих, подавляющее большинство развлекательных, спортивных и культурных комплексов располагаются в центральном районе, что обеспечит загруженность сети в ночное время и по выходным.



Рис.2. Ленинский район города Саранск.

Площадь Ленинского района города Саранск составляет 32 квадратных километра. Значительную часть занимают дачные участки и лесной массив Парка Культуры и Отдыха. В связи с малой концентрацией пользователей услуг на данной территории, её полное покрытие обеспечиваться сетью LTEне планируется, за исключением небольшой обустроенной территории парка. Таким образом примерная площадь, которую необходимо покрыть составляет 25 квадратных километра.

---

В виду большого количества факторов, влияющих на плотность населения в различные периоды, и отсутствия в открытом доступе точной информации о населении, будем исходить из эмпирических соотношений. Для определения количества абонентов проектируемой сети воспользуемся данными Росстата на начало 2016 года. Население г. Саранск в возрасте от 14-45 лет составляет около 18000 человек. Население между районами распределено равномерно – около 100 тыс. на район. Поэтому число абонентов будем планировать, как 3 часть от населения в возрасте 14-45 лет -62578 человек. В ходе расчётов учтено, что процент абонентов, использующих LTE, в возрасте 35-45 лет может варьироваться от 80 до 40%.

Выбор типа кластера

Главным критерием при выборе кластера является выполнение требований по допустимому отношению сигнал/помеха (с/n)_thr в точке приема, прежде всего в его основном канале. Величина (с/n)_thr (защитное, или, пороговое отношение сигнал/помеха) известна, для стандарта LTE составляет 9 дБ.

Для выбора типа кластера необходимо также задать требования к вероятности события, когда отношение сигнал/помеха в точке приема окажется ниже порогового. Эта величина оценивает устойчивость связи при перемещении подвижного абонента в зоне обслуживания сети. Обычно эту вероятность задают на уровне 0,1…0,15. Возьмем ее равной 0,1.

Внутрисистемные помехи в сотовой архитектуре сети подвижной связи создают, прежде всего, базовые станции соседних кластеров, которые работают на повторяющихся частотах. Уровень помех зависит от размерности кластера С, радиуса сот R₀ и расстояния между сотами с повторяющимися частотами D и связан с защитным соотношением q = D/R₀ ≈ (3*C)^0.5.



Рис.1. Фрагмент сети с кластером 9

При обосновании выбора кластера учитываются следующие соображения:

1. 
   Для сот с кругового ДНА (диаграмма направленности антенны) применяют модель повторного использования частот, которая включает семь или девять сот. На рис. 1 показана модель повторного использования частот для размерности кластера С = 9. Однако для типовых схем частотного планирования сетей LTE, использующих круговую ДНА, практически невозможно управление пространственной конфигурацией сот сети, поскольку базовые станции излучают сигнал равномерно во всех направлениях.
   
2. 
   В сотах с секторного ДНА можно управлять пространственной конфигурацией сот с помощью угла наклона антенн и добиться снижения уровня соканальных помех, т.е. помех на совпадающих частотных каналах. В этом случае максимум энергии сигнала излучается в направлении выбранного сектора, а уровень излучения в противоположном направлении сокращается до минимума.
   

---

Существует достаточно большое количество вариантов схем частотного повторения (кластеров), некоторые из которых приведены в табл.6:

Табл. 6

Данные базовых станций

Вариант конфигурации антенного оборудования	Количество сот в кластере	Количество секторов в соте	Количество частот в секторе	Коэффициент повторения частот (q)
Круговая OMNI	9	–	1	5.19
Круговая OMNI	7	–	1	4.58
Секторная 120 град	3	3	1	3.0
Секторная 60 град	3	6	1	3.0
Секторная 120 град	4	3	1	3.46
Секторная 120 град	4	3	2	3.46

Оптимальным вариантом может служить трехсекторная конфигурация соты для кластера размерностью (4/12) (рис.2).



Рис.2. Фрагмент сети с кластером 4/12

Анализ эффективности спроектированной сети подвижной связи стандарта LTE

Полный анализ эффективности сотовых сетей подвижной связи стандарта LTE состоит из вычисления ряда параметров: K – числа БС, требуемых для обслуживания в городе заданного числа абонентов; R₀, км – радиус соты; P_R, дБВт – мощности обслуживающего один сектор соты передатчика БС, которая приходится на одного абонента.

Исходными для такого анализа служат следующие данные:

• 
  N_а = 62578 – число абонентов, обслуживаемых в сети СПС;
  
• 
  S = 25 – площадь территории, в котором эта сеть развернута;
  
• 
  M= 3 – число секторов в одной соте;
  
• 
  β = 0.25 Эрл – телефонная нагрузка, создаваемая одним абонентом;
  
• 
  P₀ = 0.05 – допустимая вероятность блокировки вызова;
  
• 
  G_БС = 18 дБ – коэффициент усиления антенны БС;
  
• 
  P_МС = - 112 дБВт – чувствительность приемника МС;
  
• 
  A₀ = 9 дБ защитное отношение сигнал/помеха в совмещенном канале;
  
• 
  В_inf = 20 Мбит/c – скорость передачи информации;
  
• 
  В_r = 5 МГц – полоса частотного канала, занимаемая системой LTE
  
• 
  λ = 0.2 – часть мощности передатчика БС
  

---