Актуальность темы

На данный момент система поколения 3G позволяет операторам сотовой связи предоставлять неограниченные беспроводные мультимедиа-услуги, например, мобильное телевидение, просмотр Web-страниц, доступ к корпоративным сетям, расширенные голосовые услуги.В своей работе я рассматриваю стандарт UMTS. Он был разработан на основе самой распространенной технологий мобильной связи GSM и имеет все перспективы стать действительно глобальным стандартом персональной мультимедиа-связи. Поэтому разработка планов внедрения технологий третьего поколения на начальном этапе ее развития для существующих сотовых сетей связи в крупных городах Украины является актуальной задачей.

Практическое значение полученных результатов

Разработанная методика может использоваться для расчета зоны радиопокрытия сети  сотовой связи UMTS для средних и крупных городов – портов Украины.

Апробация результатов работы

Основные результаты работы на V научно – практической конференции Донбасс – 2020 перспективы развития глазами молодых ученых , которая проводилась в Донецке, ДонНту  с 25 по 27 мая 2010 года.

Обзор разработок и исследований по теме

1. 3G В ЕВРОПЕ: МОБИЛЬНОЕ БУДУЩЕЕ ТЕХНОЛОГИИ. Джеф Белк. Ожидание и тяжелый труд, как уже продемонстрировали GSM и CDMA, оправдывают себя. Статья в библиотеке
2. Опыты с 3G-сетями. Павел Иванов. Анализ работы над построением опытных зон сетей третьего поколения и тестирования соответствующего оборудования. Статья в библиотеке
3. Взгляд фиксированного оператора на будущее сетей связи 3G и NGN.Людмила Старикова. Изменения на телекоммуникационном рынке сегодня. Статья в библиотеке

Краткое рассмотрение основных параметров UMTS

UMTS представляет собой систему множественного доступа с кодовым разделением каналов и прямым расширением спектра (DS –CDMA), т.е. биты информации пользователя передаются в широкой полосе частот путем умножения исходного потока данных пользователя на последовательности квазислучайных битов (называемых чипами), являющиеся кодами расширения CDMA. Для обеспечения очень высоких скоростей передачи (до 2 Мбит/с) поддерживается использование переменного коэффициента расширения и мультикодовых комбинаций.
UMTS поддерживает самые разные скорости передачи данных пользователя, другими словами, концепция получения ширины полосы по требованию достаточно хорошо поддерживается. Каждому пользователю выделяются фреймы длительностью 10 мс, в течение каждого из которых скорость передачи данных пользователя остается постоянной. Однако пропускная способность для передачи данных у пользователя может меняться от фрейма к фрейму. Быстрое выделение пропускной способности для радиосвязи будет обычно управляться  сетью для достижения максимальной пропускной способности при передаче пакетированных данных.
Воздушный интерфейс UMTS задуман таким образом, что оператор сети может использовать перспективные концепции построения приемников CDMA, например многопользовательский прием и применение интеллектуальных адаптивных антенн как способ повышения пропускной способности и/или зоны охвата. В большинстве систем второго поколения отсутствуют возможности использования таких концепций построения приемника, и в результате они либо не могут применяться, либо могут применяться лишь с большими ограничениями и дают лишь незначительное улучшение эксплуатационных показателей.
UMTS предназначена для использования вместе с GSM. Поэтому поддерживаются эстафетные передачи управления (хэндоверы) между GSM и MTS для того, чтобы  иметь возможность использовать зону охвата GSM для внедрения UMTS.

Схема разрабатываемой сети UMTS для условий г. Мариуполь

Описание полученных и планируемых результатов работы

Общее количество базовых станций (узлов В) для обслуживания территории г. Мариуполь составит 166  шт.
Планирование транспортной сети (трансмиссии) – это планирование сети радиорелейной связи, обеспечивающей взаимодействие между узлами В (базовыми станциями), RNC (базовыми контроллерами) и МSC (центром коммутаций).
В сети UMTS г. Мариуполь предполагается использование 4 контроллеров и одного центра коммутации
В результате этапа детального планирования радиосети создается план точного месторасположения базовых станций и базовых контроллеров, которые необходимо соединить беспроводными линиями связи для организации транспортной сети.
При планировании транспортной сети главной задачей является создание проекта оптимальной топологии сети и выбор типа линий связи, используемых в сети. При этом возможна либо установка собственных радиорелейных линий связи, либо прокладка волоконно-оптических линий связи, либо аренда уже существующих радиорелейных линий связи, вписывающихся по местоположению и условиям устойчивой радиосвязи в разрабатываемую сотовую сеть.
Каждая базовая станция должна быть соединена с базовым контроллером. Это соединение может быть организовано как напрямую, так и через другие базовые станции, поскольку оборудование узлов В  имеет гибкие возможности построения сети передачи различной конфигурации.
Возможно создание сетей с топологическими структурами "звезда", "цепь", и "дерево". Может быть использована смешанная топология, включающая в себя элементы всех выше перечисленных топологий.
При выполнении данного этапа планирования сети необходимо учесть проблему соединения и координации больших потоков различной информации, а также выбрать высоконадежные широкополосные каналы, позволяющие обеспечить надежную связь между узлами В и RNC .
В известных подходах к планированию транспортной сети при оптимизации топологии сети передачи по одному какому-либо показателю (например, по длине или стоимости) используют алгоритмы поиска кратчайшего дерева или определения максимального потока, такие как алгоритмы Прима, Краскала, Исау-Вильямса, Фогеля и др. При учете двух или более показателей качества появляются определенные трудности, так как многие показатели зависят не только друг от друга, но и от полученной в итоге топологии сети, например пропускная способность зависит от того напрямую узел В соединен с RNC или через другие базовые станции.
Поэтому важной задачей этого этапа планирования является проведение многокритериальной оптимизации топологической структуры сети по совокупности показателей качества. Чтобы решить на практике эту задачу планирования, необходимы детальная информация о структуре сотовой сети, полученной на предыдущих этапах планирования, формулировка задач сети и требований к ее качеству обслуживания.
Для начала оптимизации необходимо иметь следующие исходные данные:
- план (карту) расположения базовых станций, базовых контроллеров и центра коммутации;
- совокупность показателей качества, согласно которым следует оценивать допустимые варианты топологий сети передачи;
- длины возможных пролетов (расстояния между узлами сети - узлами В и RNC), их стоимостные характеристики, необходимую пропускную способность и другие данные.
Выбор показателей качества транспортных сетей.При планировании транспортных сетей можно использовать показатели качества, учитывающие: длину радиорелейного пролета; общую длину сети; количество звеньев в цепи; стоимостные характеристики: стоимость строительных работ, стоимость аренды существующих линий, стоимость оборудования и др.; используемую и резервную пропускную способность; надежность пролета; скорость передачи; полосу частот; вероятность ошибочного приема бита (BER) и др. В данной работе выбраны такие показателе качества каждого пролета, как длина и стоимость пролета.
Таким образом, каждый пролет и транспортная сеть в целом характеризуется показателем качества. Далее предлагается ввести обобщенный показатель качества каждого пролета в виде взвешенной суммы выбранных показателей качества. В предположении, что каждый пролет характеризуется теперь скалярным показателем качества, с помощью алгоритма Прима находится кратчайшее дерево для транспортной сети.

Выводы

В магистерской работе приведена общая характеристика г. Мариуполь, территориальное расположение, население, административная и экономическая характеристика. Определен рынок потенциальных пользователей сети сотовой связи третьего поколения г. Мариуполь. Приведен общий портрет абонентов, составляющий  рынок пользователей UMTS на территории г. Мариуполь. Определено отношение Услуга – Абонент.
Рассмотрены основные технические характеристики сети сотовой связи UMTS. Разработана структурная схема сети сотовой связи для условий г. Мариуполь, определены функции ее основных компонентов.
Проведен предварительный расчет зоны радиопокрытия – территории г. Мариуполь по модели Хата. Проведено моделирование, в результате которого получены зависимости коэффициента потерь при распространении сигнала в сети UMTS.
Произведен расчет количества базовых станций (166 шт.). Проведена оптимизация расположения базовых станций для района Medina. Проведено планирование трансмиссии (транспортной сети) ССС.

Список литературы

1. Бабков В. Ю., Вознюк М. А. , Михайлов П. А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование.2-е издание. ISBN : 5-93517-263-1. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2007. - 226 с.
2. Беспроводные сети доступа: экспансия количественная и качественная // Технологии и средства связи. — 2003. — № 6.
3. Величко В.В., Скрынников В.Г., Анализ трафика  передачи данных в сетях сотовой связи 3G//Электросвязь. —2004. —№9.
4. Волков Л.Н. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учеб. пос. для вузов.- М: Эко-трендз, 2005. -392 с.
5. Комашинский, В. И. Системы подвижной радиосвязи с пакетной передачей информации. Основы моделирования. М: - Горячая линия - Телеком, 2007. – 176 с.
6. Конвергенция мобильных и интеллектуальных сетей. //Вестник связи. —2005. —№7.
7. От GSM к UMTS//Мобильные системы. —2002. —№2.
8. Невдяев Л.М. Мобильная связь 3-го поколения. – М.: Связь и бизнес.
9. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование: Учеб. пос. для вузов В. Ю. Бабков [и 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.