Проектирование транкинговой сети связи Tetra

" Проектирование транкинговой сети связи TETRA"

транкинговый сеть связь tetra

1. Основная часть

1.1 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);

10 — 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 22 456, 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

1.4.1 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;

— мощность передатчика БС = 40 Вт, что составляет 44 дБм;

— 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.

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

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

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

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

4.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