Proiectarea retelei de comunicatii mobile gsm 1800

PROIECTAREA RETELEI DE COMUNICATII MOBILE GSM 1800

La proiectarea unei retele celulare pentru comunicatia mobila este necesar de a determina marimea clasterului K; numarul zonelor deservite intr-o celula M (M=1, cand j ; M=3, cand j si M=6, cand j , unde j - latimea antenei de directivitate a statiei de baza); numarul statiei de baza BTS, care trebuie sa fie instalate pe teritoriul orasului; raza unei cellule R; puterea emitatorului statiei de baza P_emBTS; inaltimea antenei statiei de baza h_BTS (inaltimea antenei statiei mobile, de obicei se ia h_MS=1,5m).

Clasterul se numeste totalitatea celulelor apropiate, in care se utilizeaza diferite frecvente sau grupe de frecvente in limita diapazonului acordat. Numarul celulelor, ce intra in claster, se numeste marimea clasterului.

Asfel, fiecarei cellule a clasterului i se fixeaza un canal sau o grupa de canale.

Marimea clasterului se determina dupa formula:

(1)

unde i si j sunt numere intregi, i j.

Clasterele pot avea diferite marimi cum ar fi: K=4, daca i=2 si j=0; K=7 (i=2, j=1), K=12 (i=2, j=2), K=19 (i=3, j=2). Cea mai mica marime a clasterului este K=3, se primeste ca i=1, j=1.

In figura 1 este reprezentat un claster de marimea K=7 (I=2, j=1). Celulele clasterului sant numerotate si fiecarui numar ii corespunde un canal de frecventa sau o grupa de canale. Clasterul uniform acopera tot teritoriu formand o structura periodica. Cucat este mai mare marimea clasterului, cu atat mai putine sunt perturbatiile reciproce la frecvente identice.

Precautand celula hexagonala ca totalitatea triunghiurilor echilaterale cu latura, egala razei circumferintei circumscrise R, se poate de aratat ca valoarea unei diviziuni de-a lungul fiecarei axe, exprimata in raza celulei, este egala .

Coordonatele punctelor centrala celulelor cu frecvente identice clasterelor vecine sunt egale cu si .

Fig. 7 Distribuirea canalelor de frecventa in reteaua GSM

De aici conform formulei:

(2)

distanta dintre centrele celulelor cu frecvente identice este egala:

(3)

si luand in consideratie formula 3.1 rezulta:

(4)

Relatia D, ce reprezinta distanta dintre celulele apropiate ce frecvente identice, la raza celulei R se numeste distanta relativa a utilizarii repetate a canalelor de frecventa.

Pentru calculul marimilor indicate la inceputul capitolului, adica marimea clasterului K; numarul zonelor deservite intr-o celula M; numarul statiilor de baza

1 Calculul razei celulei

In proiect se cere de calculat valoarea razei celulei pentru o retea ceea ce este necesar pentru proiectarea retelei in cadrul unei localitati.

Pentru proiectarea retelei celulare standardului GSM sunt inaintate urmatoarele cerinte:

F - banda de frecventa, atribuita in corespundere cu planul de distribuire a frecventelor pentru transmiterea semnalelor BTS a retelei proiectate in orasul dat, F=75MHz;

F_K - banda de frecventa, ocupata de un canal de frecventa a sistemei comunicatiei mobile F_K=200kHz;

n_a - numarul abonatilor, care concomitent pot utiliza un canal de frecventa (pentru GSM n_a=8) n_a=8;

N_a - numarul abonatilor, care trebuie deserviti de reteaua celulara in orasul dat N_a=200000;

- activitatea unui abonat in ora de varf =0.03Erl.;

P_B - probabilitatea admisibila de blocarea a apelului in reteaua celulara P_B=0.05;

- relatia necesara de protectie pentru receptoarele MS =9dB;

P_t - procentul de timp, pe parcursul caruia relatia semnal/zgomot la intrarea receptorului poate fi mai mica decat relatia de protectie P_t=10%;

S₀ - aria orasului, in care se planifica reteaua celulara S₀=161.2 km²;

- parametru, ce determina diapazonul fluctuatiilor aliatoare a nivelului semnalului in punctul de receptie (pentru sistemele celulare =4.10dB) =7 dB;

P₁ - puterea emitatorului statiei de baza P₁=10 dBW;

G_1,2 - coeficientul de amplificare a antenei BTS si MS G₁=6 dB, G₂=1 dB ;

P_MS - puterea semnalului la intrarea receptorului MS P_MS=0.35*10^-9 W.

Conform formulei (3.5) determinam numarul general de canale de frecventa in retea:

Apoi se alege marimea cluster-ului K=7 si antena la statia de baza cu latimea diagramei de directivitate de 120^o (M=3). Totodata distanta relativa de utilizare repetata a canalelor de frecventa (3.17) este egala:

Se calculeaza coeficientii _i, ce determina valoarea mediana a atenuarii undelor radio pe traseul-i de propagare a perturbatiilor.

In cazul dat:

Se determina marimile si conform (1.9)

(5)

Se determina valoarea medie a raportului semnal/zgomot la intrarea receptorului:

(6)

Conform formulei (7) se determina numarul de canale, necesare pentru deservirea abonatilor intr-o zona din fiecare celula:

(7)

Cunoscand parametrii n_a si n_S determinam numarul total de canale:

(8)

Verificam daca se respecta conditiile

sau (9)

; P_B=0.02

atunci, pentru determinarea sarcinii telefonice admisibile intr-o zona a celulei se utilizeaza formulele (3.11) si (3.12) in dependenta de valoarea lui P_b   obtinuta:

(10)

sau (11)

Conform formulei (3.13) se determina numarul abonatilor care sunt deserviti de o statie de baza :

(12)

Numarul statiilor de baza in reteaua celulara conform formulei (1.14) este egal:

(13)

Dupa formula (3.15) se determina raza unei celule in reteaua celulara:

(km)

2 Amplasarea teritoriala a statiilor de baza pe teritoriul orasului 

Chisinau

Dupa efectuarea calculelor pentru determinarea parametrilor unei retele de telefonie mobila GSM si anume a razei unei celule (R=3.20 km) si a numarului total de BTS(Basic Transciver Station) (K_BTS=16) vom realiza amplasarea teritoriala a acestor statii pe teritoriul orasului Chisinau. Pentru aceasta vom depune pe harta 16 de celule reprezentate de niste figuri hexagonale fiecare reprezentand aria de acoperire a unui BTS, rezultatul obtinut fiind prezentat in anexa 1.

INCHEIERE

Proiectarea unui sistem de comunicatii mobile urmareste atingerea unui nivel de satisfactie a utilizatorului privind serviciile prestate. Din punct de vedere tehnic, aceasta se exprima prin probabilitatea ca un anumit indicator sa nu depaseasca un prag prestabilit, pentru un anumit interval de timp, intr-o anumita zona acoperita. In general, la faza initiala de proiectare obiectivele ar fi: minimizarea pretului de cost, organizarea echipamentelor si dispozitivelor pentru a satisface o buna functionare a retelei, oferirea unei game largi de servicii abonatilor, o buna calitate a comunicatiei si o capacitate peste o limita impusa.

Referitor la proiectarea retelei GSM pentru or. Chisinau, in conditiile impuse, pentru satisfacerea unor obiective mentionate este necesar ca parametrii retelei sa posede valori optime.

Realizand etapele determinarii razei unei celule a retelei respective, conform datelor initiale si ipotezelor facute, se poate totusi afirma ca valoarea ei depinde de un sir de factori ce impun limitari. In caz real raza maxima a celulei este limitata de puterea emitatorului, in cazul vizibilitatii directe, si este un parametru dependent de sistem. In cazul cand vizibilitatea directa nu exista, raza este limitata de nivelul semnalului la intrarea receptorului MS determinat de conditiile de propagare si anume de fadingul datorat reliefului inconjurator. Raza minima a celulei este limitata de toleranta pozitiei emitatoarelor in raport cu pozitia ideala si de numarul de transferuri intercelulare. Raza maximala este de 35 km. Toleranta pozitiei sediului celulei depinde de raza celulei si poate avea valori de pana la 0,25R. La valori mai mari va spori gradul de interferenta, deoarece distanta de reutilizare (distanta dintre centrele celulelor cu frecvente identice) D se diminueaza.

Utilizarea antenelor zonale permit, insa, micsorarea interferentelor in comparatie cu utilizarea antenelor omnidirectionale. Aceasta ar conduce si la o valoare mai mica a cluster-ului si la o crestere a capacitatii.

Marimea cluster-ului deci depinde de interferentele q provocate in celula, care determina calitatea comunicatiei si de capacitatea sistemului. Aceasta solicitare se ia in consideratie deoarece de marimea cluster-ului va depinde numarul de celule in retea si, respectiv, costul retelei.

Valoarea adecvata a capacitatii de trafic influenteaza decisiv calitatea comunicatiei. Intensitatea traficului intr-o celula este functie de numarul de canale in celula m si probabilitatea de blocare P_B . Cresterea capacitatii de trafic a celulei se poate face prin reducerea interferentelor, obtinandu-se marimi mai mici ale factorului de reutilizare, ceea ce este echivalent cu utilizarea canalelor radio suplimentare.

Numarul de canale radio in retea va depinde de banda alocata pentru implementarea retelei. Alocarea lor in celulele retelei se efectueaza tinand cont de interferentele izocanale si adiacente, care vor aparea, si de serviciile de telecomunicatii ce utilizeaza benzi adiacente in oras. In cazul dat de proiectare numarul de canale in celulele retelei se mentine constant.

BIBLIOGRAFIE

1. Zahan S. Telefonia Digitala in retelele de Telecomunicatii. Ed. Albastra, 2001.
2. Traficul in retelele de telecomunicatii. - Bucuresti, Editura Tehnica, 1995.
6. Bajenescu T. Sisteme personale de comunicatii. - Bucuresti, Editura Teora, 1998.