Radiokomunikacja ruchoma

Transkrypt

1 Wydział : EEIiA Kierunek : Elektronika i Telekomunikacja Specjalizacja : Systemy Telekomunikacyjne Studia : dzienne semestr VII Rok Akademicki : 2009/2010 Grupa 7A-10 piątek Radiokomunikacja ruchoma Projekt sieci telekomunikacyjnej GSM900 Kacper Pawełczyk

2 Założenia projektu Zaprojektowad sied telefonii komórkowej działającą na obszarze Węgier uwzględniającej poniższe założenia: Standard sieci GSM900 dostępne częstotliwości 28 par gęstośd rozmieszczenia abonentów w GNR: w obszarach otwartych: 15 abonentów/km 2 w obszarach podmiejskich: 50 abonentów/km 2 w centrach miast: 120 abonentów/km 2 średnia liczba rozmów w GNR: 1 rozmowa/abonenta średni czas trwania rozmowy w GNR: 100 s maksymalne prawdopodobieostwo blokady GoS: 2% wysokośd zawieszenia anteny nad poziomem terenu otwartego: h a BTS 30 m wysokośd zawieszenia anteny nad poziomem terenu zabudowanego: h a BTS 50 m średnia wysokośd stacji ruchomej MS: h a MS = 1,5 m klasa mocy nadawania: IV zysk anteny terminala przenośnego MS: Ga MS = 0 dbi minimalny poziom mocy sygnału na wejściu odbiornika stacji bazowej: BTS sens = -107 dbm minimalny poziom mocy sygnału na wejściu odbiornika stacji ruchomej: MS sens = -104 dbm maksymalna moc na wejściu stacji ruchomej: P MS = - 85 dbm Wykonanie projektu Analiza ruchowa Średnia liczba rozmów w GNR na jednego abonenta: n=1 Średni czas trwania rozmowy w GNR: t=100 s Średni ruch generowany przez jednego abonenta w GNR: Liczba kanałów radiowych na jedną komórkę: Liczba kanałów rozmownych na jedną komórkę: TCH = 4 8 (TDMA) 4 CCH = 28 Ruch oferowany przez jedna komórkę dla 28 TCH i GoS=2%: A cell = 20,15 Erl 1) Maksymalna ilośd abonentów obsługiwanych przez jedną komórkę: Obszar obsługiwany przez jedną stacje bazową BTS dla obszaru miejskiego: Promieo komórki ze względu na ilośd abonentów nie może byd większa niż dla obszaru miejskiego: Obszar i promieo komórki obsługiwany przez jedną stacje bazową BTS dla obszaru podmiejskiego: => r = 2,15 km Obszar i promieo komórki obsługiwany przez jedną stacje bazową BTS dla obszaru otwartego: => r = 3,92 km

3 Podział częstotliwości i przydzielenie kanałów Liczba kanałów: n = 28 Szerokośd jednego kanału: 200kHz Użyte częstotliwości: uplink: ,6 MHz 980 MHz khz = 985,6 MHz downlink: ,6 MHz 915 MHz khz = 920,6 MHz Mamy zatem 28 kanałów czyli realizujemy zespół 7-strefowy z centralną anteną dookólną, gdzie każda strefa będzie miała dostępne 4 częstotliwości w celu powiększenia ilości abonentów. Rys.1 - komórka 7-segmentowa Rozmieszczenie poszczególnych 28 kanałów, każdy po 200kHz, z przedziału ,4 MHz (uplink) i ,4 MHz (downlink) komórki 7-segmentowe MHz Biały kanały 1,8,15,22 890,0 891,4 892,8 894,2 915,0 916,4 917,8 919,2 Zielony kanały 2,9,16,23 890,2 891,6 893,0 894,4 915,2 916,6 918,0 919,4 Brązowy kanały 3,10,17,24 890,4 891,8 893,2 894,6 915,4 916,8 918,2 919,6 Błękitny kanały 4,11,18,25 890,6 892,0 893,4 894,8 915,6 917,0 918,4 919,8 Czerwony 5,12,19,26 890,8 892,2 893,6 895,0 915,8 917,2 918,6 920,0 Granatowy 6,13,20,27 891,0 892,4 893,8 895,2 916,0 917,4 918,8 920,2 Żółty 7,14,21,28 891,2 892,6 894,0 895,4 916,2 917,6 919,0 920,4 Tab.1 - podział częstotliwości i kanałów poszczególnym komórkom Struktura przestrzenna sieci Rozmieszczenie stacji bazowych z dookólnymi antenami, tak aby cały obszar był pokryty zasięgiem. Komórka 7-segmentowa. Rys.2 - przykład komórki 7-segmentowej z antenami dookólnymi

4 Symulacja w programie RadioMan Symulacja będzie dokonana w programie RadioMan. Program zawiera cyfrową mapę Węgier, dlatego terenem umiejscowienia będzie zróżnicowany teren nad północno-zachodnim brzegiem jeziora Balaton w okolicach miasta turystycznego Keszthely ( N E). Teren symulacji jest zróżnicowany pod względem ukształtowania i można go zaklasyfikowad do obszaru podmiejskiego ze względu na względnie duże zaludnienie dzięki turystycznym walorom okolicy i dużej liczbie domków letniskowych nad brzegiem Balatonu. Północne okolice miasta są trudne do zaprojektowania sieci GSM z powodu dużych zniesieo sięgających nawet 400m n.p.m. w porównaniu z miastem Keszthely nad brzegiem Balatonu, które znajduje się na poziomie nieco ponad 100m n.p.m. Różnica prawie 300m jest problemem projektowym trudnym do ominięcia, ale za to ciekawym do symulacji i analizowania, a to wszystko za przyczyną bogatych tradycji winiarskich i urodzajnych winnic na południowych stokach nieopodal Keszthely. Parametry stacji bazowej 8 Numer BTS: 8 Szerokośd geograficzna: N Długośd geograficzna: E Wysokośd terenu: 133m n.p.m. Wysokośd masztu anteny: 30m Typ anteny: dookólna 2,2dBi Odchylenie od kierunku północy: 0 Moc: 10dBW Straty w torze nadawczym: 5dB Straty w torze odbiorczym: 5dB Rys.3 - mapa satelitarna okolic miasta Keszthely 2) Tab.2 - parametry BTS 8 Rodzaj zabudowy: teren otwarty/przedmieścia Parametry anteny i stacji bazowej BTS 8 3) : dookólna polaryzacja: vertical impedancja: 50 Ω VSWR: <1.5 moc maksymalna: 100 W temp. pracy: C

5 zysk: 2dBi zakres częstotliwości MHz masa: 0,74 kg długośd: 348 mm tłumienie toru nadawczego: 5dB tłumienie toru odbiorczego: 5dB kanały radiowe: 1,8,15,22 Rozmieszczenie stacji bazowych Rys.4 - charakterystyka anteny Rys.5 - rozmieszczenie stacji bazowych Pokrycie terenu sygnałem o określonej mocy Rys.6 - pokrycie sygnałem o określonej mocy

6 Natężenie pola Rys.7 - natężenie pola Dominacja przestrzenna poszczególnych stacji bazowych Rys.8 - dominacja przestrzenna poszczególnych stacji bazowych

7 Analiza widzialności optycznej LoS Dla stacji bazowej 10 i terminala ruchomego znajdującego się na granic zasięgu komórki zapewniona jest widzialnośd optyczna dzięki 60% wolnej przestrzeni pierwszej strefy Fresnela, nawet dla tak zróżnicowanego terenu i dużej różnicy poziomów. Rys.9 - analiza LoS dla stacji bazowej 10 i terminala ruchomego Dla stacji bazowej 10 i terminala ruchomego znajdującego się na granic zasięgu komórki zapewniona jest widzialnośd optyczna dzięki 60% wolnej przestrzeni pierwszej strefy Fresnela, nawet dla tak zróżnicowanego terenu. Rys.10 - analiza LoS dla stacji bazowej 6 i terminala ruchomego

8 Analiza medianowego natężenia pola elektromagnetycznego (metoda ITU-R 1546) Rys.11 - analiza medianowa dla stacji bazowych 2 i 6 Rys.12 - analiza medianowa dla stacji bazowych 6 i 7 Dla częstotliwości 900MHz i przy zachowaniu dobrej jakości połączeo, zakładając że poziom mocy sygnału na wejściu terminala powinien byd większy od -85dBm minimalne natężenie pola wynosi 49,1657dBµV/m. Wartośd ta została osiągnięta w każdym analizowanym przypadku, gdyż kształtuje się na poziomie powyżej 70dBµV/m. Co świadczy o zachowaniu widoczności LoS. Rys.13 RF Kalkulator Zakłócenia wspólnokanałowe

9 Rys.14 - stacje bazowe 7 i 14 działające na tych samych częstotliwościach Rys poziom natężenia pola stacji 7 na granicy stacji 7 działającej w jednym kanale ze stacją 14 E=51dBuV/m

10 Rys poziom natężenia pola stacji 14 na granicy stacji 7 działającej w jednym kanale ze stacją 14 E=15dBuV/m Zakłócenia wspólno kanałowe nie występują, bo spełniony jest warunek C/I > 9dB Po rozpatrzeniu wszystkich możliwości i kombinacji stacji działających na tych samych kanałach można wnioskowad, że żadna ze stacji bazowych działających na tych samych częstotliwościach nie zakłóca innej. Dzieje się to za skutkiem dobrego rozplanowania przestrzennego sieci i zróżnicowanego terenu. Analiza budżetu mocy dla stacji bazowej 8 i h BTS = 30 m Moc nadawania stacji ruchomej MS (klasa IV): P outms = 10 log10(p[w]) + 30 = 10 log = 33 dbm Straty w stacji bazowej BTS: L C BTS = 5 db Straty na przewodach w stacji bazowej BTS: L f BTS = 5 db Zysk energetyczny stacji bazowej BTS: G d BTS = 2,2 dbi Moc wyjściowa stacji bazowej BTS: P out BTS = P out MS + L C BTS + G d BTS +(BTS sens - MS sens ) = 33 dbm + 5 db + 2,2 db +(-107 dbm - (-104 dbm))= 37,2 db P out BTS = 10 (P[dBm]/10) =10 3,72 = 5248 mw = 5,25 W

11 Dalszą możliwośd rozbudowy sieci GSM w tym rejonie w kierunku północnym utrudniają tereny wyżynne, natomiast w kierunku południowym i wschodnim gdzie znajdują się skupiska ludności turystycznej dosyd prosto i szybko można rozbudowywad, ze względu na łatwośd projektowania i nizinny charakter terenu, który sprzyja planowaniu 7-segmentowych komórek. Rys.17 ERP Kalkulator 1) tablica ErlangaB 2) mapa satelitarna 3) karta katalogowa anteny Kathrein K Pozostałe informacje zostały stworzone na podstawie symulacji i analiz w programie RadioMan, oraz materiałów wykładowych Radiokomunikacja Ruchoma dr inż. Sławomir Hausman, dr inż. Piotr Korbel.