Актуальність теми

На даний момент система покоління 3g дозволяє операторам стільникового зв'язку надавати необмежені безпровідні мультимедіа-послуги, наприклад, мобільне телебачення, перегляд Web-сторінок, доступ до корпоративних мереж, розширені голосові послуги.
У своїй роботі я розглядаю стандарт UMTS. Він був розроблений на основі найпоширенішої технологій мобільного зв'язку GSM і має всі перспективи стати дійсно глобальним стандартом персонального мультимедіа-зв'язку. Тому розробка планів впровадження технологій третього покоління на початковому етапі її розвитку для існуючих стільникових мереж зв'язку в крупних приморських містах - портах України є актуальним завданням.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота є частиною досліджень, що проводяться на кафедрі АТ ДОННТУ, відповідно до наукових програм і розробок.

Мета та завдання дослідження

Метою даної роботи є удосконалення методів проектування мережі 3го покоління UMTS на ранній стадії її розвитку і функціонування спільно з існуючою мережею стільникового зв'язку GSM для умов приморського міста - порту на прикладі  м. Маріуполя. При цьому повинні бути вирішені наступні завдання:

1. - визначення ринку потенційних користувачів мережі UMTS в м. Маріуполь на ранній стадії  її планування;
2. - визначення об'ємів трафіку проектованої стільникової мережі, використовуючи дані про абонентів, послугах ними використовуваних і характері трафіку;
3. - визначення зони радіопокриття мережі і розбиття її на сайти (соти);
4. - удосконалення методики частотного планування мережі UMTS для умов приморського міста - порту;
5. - розробка структурної схеми мережі;
6. - визначення пропускних спроможностей всіх ділянок мережі;
7. - розробка функціональної схеми мережі;
8. - вибір устаткування, розробка схем підключення.

Методологія і методи досліджень:

Методика розрахунку зони радіопокриття по моделі Хатина. Методика оптимізації топології мережі передачі по алгоритмах пошуку найкоротшого дерева і визначення максимального потоку, такі як алгоритми, Прима, Краськала, Исау-Вильямса, Фогеля і ін.

Наукова новизна отриманих результатів

Отримала подальший розвиток методика розрахунку зони радіопокриття мережі стільникового зв'язку UMTS для умов приморського міста - порту на прикладі м. Маріуполя.

Практичне значення отриманих результатів

Розроблена методика може використовуватися для розрахунку зони радіопокриття мережі стільникового зв'язку UMTS для середніх і крупних міст - портів України.

Апробація результатів роботи

Основні результати роботи на V науково - практичній конференції Донбас - 2020 перспектив розвитку очима молодих учених, яка проводилася у Донецьку, ДонНТУ з 25 по 27 травня 2010 року.

Огляд розробок і досліджень по темі

1. 3g В ЄВРОПІ: МОБІЛЬНЕ МАЙБУТНЄ ТЕХНОЛОГІЇ. Джеф Белк. Очікування і важка праця, як уже продемонстрували GSM і CDMA, виправдовують себе. Стаття в бібліотеці
2. Досліди з 3G-сетями. Павел Іванов. Аналіз роботи над побудовою досвідчених зон мереж третього покоління й тестування відповідного обладнання. Стаття в бібліотеці
3. Погляд фіксованого оператора на майбутнє мереж зв'язку 3g і NGN.Людмила Старікова. Зміни на телекомунікаційному ринку сьогодні. Стаття в бібліотеці

Короткий розгляд основних параметрів UMTS

UMTS є системою множинного доступу з кодовим розділенням каналів і прямим розширенням спектру (DS -cdma), тобто біти інформації користувача передаються в широкій смузі частот шляхом множення початкового потоку даних користувача на послідовності квазівипадкових бітів (званих чіпами), розширення CDMA, що є кодами. Для забезпечення дуже високих швидкостей передачі (до 2 Мбіт/с) підтримується використання змінного коефіцієнта розширення і мультікодових комбінацій.
UMTS підтримує самі різні швидкості передачі даних користувача, іншими словами, концепція отримання ширини смуги на вимогу достатнього добре підтримується. Кожному користувачеві виділяються фрейми тривалістю 10 мс, протягом кожного з яких швидкість передачі даних користувача залишається постійною. Проте пропускна спроможність для передачі даних у користувача може мінятися від фрейма до фрейма. Швидке виділення пропускній спроможності для радіозв'язку зазвичай управлятиметься мережею для досягнення максимальної пропускної спроможності при передачі пакетних даних.
Повітряний інтерфейс UMTS задуманий таким чином, що оператор мережі може використовувати перспективні концепції побудови приймачів CDMA, наприклад прийом і застосування інтелектуальних адаптивних антен як спосіб підвищення пропускної спроможності і/або зони обхвату. У більшості систем другого покоління відсутні можливості використання таких концепцій побудови приймача, і в результаті вони або не можуть застосовуватися, або можуть застосовуватися лише з великими обмеженнями і дають лише незначне поліпшення експлуатаційних показників.
UMTS призначена для використання разом з GSM. Тому підтримуються естафетні передачі управління (хендовери) між GSM і MTS для того, щоб мати можливість використовувати зону обхвату GSM для впровадження UMTS.

Схема мережі UMTS для умов, що розробляється, м. Маріуполь

Опис отриманих і планованих результатів роботи

Загальна кількість базових станцій (вузлів В) для обслуговування території м. Маріуполь складає 166 шт.
Планування транспортної мережі (трансмісії) - це планування мережі радіорелейного зв'язку, що забезпечує взаємодію між вузлами В (базовими станціями), RNC (базовими контролерами) і Мsc (центром комутацій).
У мережі UMTS м. Маріуполь передбачається використання 4 контролерів і одного центру комутації
В результаті етапу детального планування радіомережі створюється план точного місця розташування базових станцій і базових контролерів, які необхідно з'єднати безпровідними лініями зв'язку для організації транспортної мережі.
При плануванні транспортної мережі головним завданням є створення проекту оптимальної топології мережі і вибір типу ліній зв'язку, використовуваних в мережі. При цьому можлива або установка власних радіорелейних ліній зв'язку, або прокладка волоконно-оптичних ліній зв'язку, або оренда вже існуючих радіорелейних ліній зв'язку, що вписуються по місцеположенню і умовам стійкого радіозв'язку в стільникову мережу, що розробляється.
Кожна базова станція повинна бути сполучена з базовим контролером. Це з'єднання може бути організоване як безпосередньо, так і через інші базові станції, оскільки устаткування вузлів В має гнучкі можливості побудови мережі передачі різній конфігурації.
Можливе створення мереж з топологічними структурами "зірка", "ланцюг", і "дерево". Може бути використана змішана топологія, що включає елементи всіх вище перерахованих топологий.
При виконанні даного етапу планування мережі необхідно врахувати проблему з'єднання і координації великих потоків різної інформації, а також вибрати високонадійні широкосмугові канали, що дозволяють забезпечити надійний зв'язок між вузлами В і RNC.
У відомих підходах до планування транспортної мережі при оптимізації топології мережі передачі поодинці якому-небудь показнику (наприклад, по довжині або вартості) використовують алгоритми пошуку найкоротшого дерева або визначення максимального потоку, такі як алгоритми Прима, Краськала, Исау-Вильямса, Фогеля і ін. При обліку два або більш за показники якості з'являються певні труднощі, оскільки багато показників залежать не тільки один від одного, але і від отриманої у результаті топології мережі, наприклад пропускна спроможність залежить від того безпосередньо вузол В сполучений з RNC або через інші базові станції.
Тому важливим завданням цього етапу планування є проведення багатокритерійної оптимізації топологічної структури мережі по сукупності показників якості. Щоб вирішити на практиці цю задачу планування, необхідні детальна інформація про структуру стільникової мережі, отриманої на попередніх етапах планування, формулювання завдань мережі і вимог до її якості обслуговування.
Для початку оптимізації необхідно мати наступні початкові дані:
- план (карту) розташування базових станцій, базових контролерів і центру комутації;
- сукупність показників якості, згідно яким слід оцінювати допустимі варіанти топологий мережі передачі;
- довжини можливих прольотів (відстані між вузлами мережі - вузлами В і RNC), їх вартісні характеристики, необхідну пропускну спроможність і інші дані.
Вибір показників якості транспортних мереж. При плануванні транспортних мереж можна використовувати показники якості, що враховують: довжину радіорелейного прольоту; загальну довжину мережі; кількість ланок в ланцюзі; вартісні характеристики: вартість будівельних робіт, вартість оренди існуючих ліній, вартість устаткування і др.; використовувану і резервну пропускну спроможність; надійність прольоту; швидкість передачі; смугу частот; вірогідність помилкового прийому бита (BER) і ін. У даній роботі вибрані такі показнику якості кожного прольоту, як довжина і вартість прольоту.
Таким чином, кожен проліт і транспортна мережа в цілому характеризується показником якості. Далі пропонується ввести узагальнений показник якості кожного прольоту у вигляді зваженої суми вибраних показників якості. В припущенні, що кожен проліт характеризується тепер скалярним показником якості, за допомогою алгоритму Прима знаходиться найкоротше дерево для транспортної мережі.

Висновки

У магістерській роботі приведена загальна характеристика м. Маріуполь, територіальне розташування, населення, адміністративна і економічна характеристика. Визначений ринок потенційних користувачів мережі стільникового зв'язку третього покоління м. Маріуполь. Приведений загальний портрет абонентів, що становить ринок користувачів UMTS на території м. Маріуполь. Визначено відношення Послуга - Абонент.
Розглянуті основні технічні характеристики мережі стільникового зв'язку UMTS. Розроблена структурна схема мережі стільникового зв'язку для умов м. Маріуполь, визначені функції її основних компонентів.
Проведений попередній розрахунок зони радіопокриття - території м. Маріуполь по моделі Хата. Проведено моделювання, в результаті якого отримані залежності коефіцієнта втрат при розповсюдженні сигналу в мережі UMTS.
Проведений розрахунок кількості базових станцій (166 шт.) Проведено планування трансмісії (транспортній мережі) ССС.

Список літератури

1. Бабков В. Ю., Вознюк М. А., Міхайлов П. А. Мережі мобільного зв'язку. Частотно-територіальне планування . 2-ге видання. ISBN : 5-93517-263-1. - М.: Гаряча Лінія - Телеком, 2007. - 226 с.
2. Безпровідні мережі доступу: експансія кількісна і якісна // Технології і засоби зв'язку. - 2003. - № 6.
3. Велічко В.В., Скринніков В.Г., Аналіз трафіку передачі даних в мережах стільникового зв'язку 3g// електрозв’язок. -2004. -№9.
4. Волков Л.Н. Системи цифрового радіозв'язку: базові методи і характеристики: Навчань. пос. для вузів.- М: Еко-трендз, 2005. -392 с.
5. Комашинський, В. І. Системи рухомому радіозв'язку з пакетною передачею інформації. Основи моделювання. М: - Гаряча лінія - Телеком, 2007. - 176 с.
6. Конвергенція мобільних і інтелектуальних мереж. // вестник зв'язку. -2005. -№7.
7. Від GSM до Umts//мобільні системи. -2002. -№2.
8. Невдяів Л.М. Мобильний зв'язок 3-го покоління. – М.: "Связь и бизнес".
9. Мережі мобільного зв'язку. Частотно-территоріальне планування: Учеб. пос. для вузів В. Ю. Бабков [і др.]. - 2-е изд., испр. - Горячая линия - Телеком, 2007. 224 с.
10. Jukka Lempiainen, Matti Manninen “Radio interface system planning for GSM/GPRS/UMTS”, Kluwer Academic publishers, New York, Boston, Dordrecht, London, Moscow/ 2004.