Попередня сторінка          Зміст           Наступна сторінка          Електронні посібники ВНТУ

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

ДОСЛІДЖЕННЯ СИСТЕМ СТІЛЬНИКОВОГО ЗВ’ЯЗКУ

Мета: ознайомлення з основами побудови системи стільникового зв’язку, практичне визначення параметрів кластерів систем мобільного зв’язку.

6.1 Теоретичні відомості

6.1.1 Склад систем стільникового зв'язку

Впровадження систем стільникового зв'язку дозволило вирішити проблему економічного використання виділеної смуги радіочастот шляхом передачі повідомлень на одних і тих же частотах і збільшити пропускну здатність телекомунікаційних мереж. Свою назву вони отримали відповідно до стільниковим принципом організації зв'язку, відповідно до якого зона обслуговування (територія міста або регіону) ділиться на осередки (соти). Ці системи рухомого зв'язку, що з'явилися порівняно недавно, є принципово новим видом систем зв'язку, тому що вони побудовані відповідно до стільникового: принципом розподілу частот територією обслуговування (територіально-частотне планування) і призначені для забезпечення радіозв'язком значної частини рухливих абонентів з виходом у телефонну мережу загального користування.

Кожна з сот обслуговується базовою станцією. Вона служить своєрідним інтерфейсом між стільниковим телефоном і центром комутації рухомого зв'язку, де роль проводів звичайної телефонної мережі виконують радіохвилі. Число каналів базової станції звичайно кратно 8, наприклад, 8, 16, 32 ... Один з каналів є керуючим (control channel). У деяких ситуаціях він може називатися також каналом виклику (calling channel). Ha цьому каналі відбувається безпосереднє встановлення з'єднання при виклику рухомого абонента мережі, а сама розмова починається тільки після того, як буде знайдений вільний у даний момент канал і відбудеться перемикання на нього.

Всі базові станції з'єднані з центром комутації рухомого зв'язку (комутатором) по дротяних або радіорелейних каналах зв'язку. Центр комутації MSC - це автоматична телефонна станція системи стільникового зв'язку, яка забезпечує всі функції управління мережею.

6.1.2 Основні параметри кластерів систем мобільного зв’язку

Основним принципом стільникового зв'язку є повторне використання частот в несуміжних стільниках. Ця ідея полягає в тому, що в сусідніх фрагментах системи використовуються різні смуги частот, а через кілька фрагментів ці смуги повторюються. Це дозволяє при обмеженій загальній смузі частот охопити системою велику зону обслуговування і істотно підвищити ємність системи.

Група сот з різними наборами частот називається кластером. Визначальним його параметром є кількість використовуваних в сусідніх сотах частот. На рис.6.1 розмірність кластера дорівнює трьом.

При 3-елементному кластері фрагменти з однаковими смугами частот повторюються дуже часто, що погано в сенсі рівня міжканальних перешкод, тобто перешкод від станцій системи, що працюють на тих самих частотних каналах, але в інших фрагментах. В цьому відношенні більш вигідні кластери з великим числом елементів (рис.6.2). На практиці це число може досягати 15.

В загальному у гексагональній структурі комірок можна утворити кластер із кількістю сот N:

       

,

       (6.1)

де i та j – невід’ємні цілі числа.

Загальна смуга частот, що займає одна базова станція визначається за наступною формулою:

       

,

       (6.2)

де Вк – смуга частот одного каналу, m – кількість частотних каналів.

У випадку коли необхідно визначити смугу частот одного кластера необхідно скористатись формулою:

       

,

       (6.3)

де C – кількість базових станцій у кластері

   Одним з головних параметрів кластера є кількість розмовних каналів. Для находження їх числа перш за все необхідно визначити кількість частотних каналів, які можна розподіляти між сотами кластера. Необхідно прагнути до рівномірного розподілу частотного ресурсу, тому можна вважати, що щільність абонентів в межах кластера - постійна.

В системі GSM для організації каналу доступу і загальних каналів керування використовується виділений частотний канал. Тоді загальна кількість розмовних каналів в і-й соті може бути знайдена як:

       

,

       (6.4)

де К - кількість мовних каналів для системи на один частотний.

В системі D-AMPS один із сотів частотного каналу може використовуватися для керування. Тоді кількість розмовних каналів в і-й соті може бути знайдена як:

       

.

       (6.5)

Показниками, що характеризують якість роботи у межах кластера і у системі в цілому є:

- коефіцієнт повторного використання частот:

       

,

       (6.6)

де G – кількість фрагментів на які розбивається сота при використанні направлених антен.

- коефіцієнт зменшення міжканальних завад:

       

,

       (6.7)

де D - pахисний інтервал для робочих станцій, що працюють на одній частоті.

Причому захисний інтервал для робочих станцій що працюють на одній частоті визначається за формулою:

       

,

       (6.8)

 де R – радіус однієї соти.

6.2 Завдання до лабораторної роботи

1. Визначити розміри кластеру відповідно до свого варіанту (табл..Д.1, додаток Д).
2. Визначити кількість доступних частотних каналів на одну соту враховуючи розміри свого кластеру.
3. Розрахувати кількість мовних каналів. Для чого прийняти, що в системах типу GSM кількість мовних каналів на один частотний дорівнює 8, а в системі D-AMPS – 3.
4. Визначити показники якості роботи системи.
5. Побудувати гексагональну структуру своєї системи зв’язку, із трьох кластерів з розподіленими частотами по відповідних сотах, також вказати кількість мовних каналів в кожній соті. Зазначити на ній захисний інтервал.

6.3 Контрольні запитання:

1. Що називається кластером?
2. Опишіть основний принцип стільникового зв’язку.
3. Як впливає коефіцієнт повторного використання частот на ємність мережі?
4. Яке призначення базової станції?
5. Перерахуйте діапазони радіохвиль, які використовуються в стільникових системах зв'язку?
6. Який склад і структура стільникової системи зв'язку?
7. Що таке хендовер?
8. Як відбувається ініціалізація і встановлення зв'язку в стільниковій системі?