Научная статья на тему 'Обеспечение точного времени для сетей связи с использованием возможностей ГНСС ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. Моделирование сетей мобильной связи нового поколения'

Обеспечение точного времени для сетей связи с использованием возможностей ГНСС ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. Моделирование сетей мобильной связи нового поколения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
646
122
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГЛОНАСС / СИНХРОНИЗАЦИЯ / МОДЕЛИРОВАНИЕ / GPS / HSPA / LTE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Мишенков Сергей Львович, Мельник С. В., Петрова Е. Н., Смирнов Н. И.

В настоящее время в системах связи 3G, 4G и цифрового телевидения используется пакетная передача данных, а наиболее распространенной технологией является мультиплексирование (уплотнение) с ортогональным частотным разделением (OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing). OFDM. В связи с ростом количества абонентов современные системы беспроводной связи должны обеспечивать прием информации в сложной помеховой обстановке. При этом высокое качество работы цифровых систем связи должно обеспечиваться при высоких скоростях передачи информации и высоких скоростях движения абонентов. В таких условиях особое место занимают вопросы частотной и временной синхронизации, а также задачи моделирования сетей мобильной связи нового поколения без построения опытных зон.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Мишенков Сергей Львович, Мельник С. В., Петрова Е. Н., Смирнов Н. И.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Обеспечение точного времени для сетей связи с использованием возможностей ГНСС ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS. Моделирование сетей мобильной связи нового поколения»

А

Обеспечение точного времени для сетей связи с использованием возможностей ГНСС ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/ОРБ. Моделирование сетей мобильной связи нового поколения

Ключевые слова: ГЛОНАСС, GPS, HSPA, LTE, синхронизация, моделирование

В настоящее время в системах связи 3G, 4G и цифрового телевидения используется пакетная передача данных, а наиболее распространенной технологией является мультиплексирование (уплотнение) с ортогональным частотным разделением (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing). OFDM. В связи с ростом количества абонентов современные системы беспроводной связи должны обеспечивать прием информации в сложной помеховой обстановке. При этом высокое качество работы цифровых систем связи должно обеспечиваться при высоких скоростях передачи информации и высоких скоростях движения абонентов. В таких условиях особое место занимают вопросы частотной и временной синхронизации, а также задачи моделирования сетей мобильной связи нового поколения без построения опытных зон.

Мишенков С.Л., Мельник С.В., Петрова Е.Н.,

Смирнов Н.И.,

МТУСИ

При построении систем мобильной связи нового поколения (с ортогональным частотным разделением (OFDM — Orthogonal Frequency Division Multiplexing). OFDM) часто возникает ситуация, когда реальный радиоканал (среда распространения) обладает частотно-временным рассеянием. В процессе распространения сигнала в такой середе возникает интерференция между соседними OFDM пакетами (межсимвольная интерференция, МСИ) и между поднесущими каналами в рамках каждого OFDM пакета (межка-нальная интерференция, МКИ), то есть разрушается структура сигнала и на приемной стороне возникают помехи вплоть до полного нарушения связи. Во многом это объясняется тем, что прямоугольная форма формирующего импульса, характерная для классических OFDM систем, не является оптимальной с точки зрения локализации в частотной области и, соответственно, устойчивости к МКИ.

Таким образом, борьба с частотно-временным рассеянием и снижение МКИ представляют серьезную проблему в мобильных широкополосных сетях различного назначения, например, WiMAX, LTE, DVB-T/H и др.

Преодоление трудностей при проектировании и оптимизации сетей мобильной связи нового поколения — важная и актуальная задача.

К 2014 г. в мире ожидается десятикратное увеличение трафика сетей мобильной связи по сравнению с 2010 г. (рис.1).

Доля производства продукции в валовом внутреннем продукте США за 2010 г. составила около 12%, а доля, приходящаяся на оказание услуг соответственно, 88%. Таким образом, бывший крупнейший производитель продукции в процессе своего развития превратился в крупнейшего производителя услуг.

Роль информации в современном обществе неуклонно возрастает, поэтому в числе услуг важнейшими являются услуги получения, обработки и распределения знаний и информации.

Развитие процессов получения, обработки и распределения знаний и информации приводит современные структуры к созданию информационного общества. Под информационным обществом понимается постиндустриальное общество — историческая фаза воз-

можного развития цивилизации, в которой главными продуктами производства становятся информация и знания. Отличительные черты информационного общества состоят в следующем:

• увеличение роли информации, знаний и информационных технологий в жизни оператора электросвязи;

• возрастание количества людей, занятых информационными технологиями, коммуникациями и производством информационных продуктов и услуг в валовом внутреннем продукте;

• нарастающая информатизация оператора электросвязи с использованием телефонии, радио, телевидения, сети Интернет, а также традиционных и электронных СМИ;

• создание глобального информационного пространства, обеспечивающего:

• эффективное информационное взаимодействие людей,

• их доступ к мировым информационным ресурсам и удовлетворение их потребностей в информационных продуктах и услугах.

На создание информационного общества направлено и развитие России, что отражено в ряде программных документов последнего времени. На необходимость скорейшего развития информационного общества в России и перевода информационных технологий в прикладное русло указал Президент Российской Федерации ДА. Медведев в своем выступлении на VII социально-экономическом форуме "Информационное общество" в Твери 8 июля 2010 г.

Одним из примеров при реализации такого подхода является проект "Электронное правительство", в рамках которого предусмотрено оказание государственных услуг при помощи информационных технологий.

Рис.1 . Рост потребления общемирового трафика сетей мобильной связи

Рйс. 2. Внешний вид устройства

Технологическая реализация данного проекта невозможна без обеспечения единой шкалы координированного времени Российской Федерации UTC(SU). Кроме того, обеспечение единой шкалы координированного времени Российской Федерации UTC(SU) необходимо для реализации целого ряда технологий, среди которых определение местоположения космических средств; воздушных, морских и речных судов; автомобильных и железнодорожных транспортных средств; проведение геодезических и кадастровых работ; предоставление услуг связи. Одним из наиболее перспективных путей решения этой задачи является использование возможностей ГНСС ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS

Сети мобильной связи нового поколения - это один из наиболее перспективных инструментов для расширения доступности современных услуг вязи на всей территории страны. В таких условиях вопросы имитационного моделирования трафика и структуры радио подсистемы сетей мобильной связи нового поколения являются первостепенными. В настоящее время при разработке стандартов для сетей мобильной связи нового поколения в международной организации 3GPP используются специальные имитационные комплексы. При проектировании и оптимизации сетей мобильной связи необходимы схожие инструменты, адаптированные под условия использования и особенности работы в каждом региона, например, под частотный диапазон, выделенный конкретной операторской компании.

В докладе приводятся материалы для планирования, разработки и сопровождения системы обеспечения точного времени с использованием возможностей ГНСС ГЛОНАСС или ГЛОНАСС/GPS.

Система единого точного времени (СЕТВ) предназначена для получения сигналов единого точного времени от эталонного источника, поддержки единого времени при отсутствии сигналов от эталонных источников, передачи сигналов точного времени до оборудования, которому необходима синхронизация по времени.

СЕТВ создается для поддержки целого ряда технологических процессов операторов связи, требующих наличия единого и точного времени в различном оборудовании, обеспечивающем эти процессы. Можно выделить несколько областей применения СЕТВ.

Работа межсетевых экранов, системы цифровой подписи, организация защищенного доступа, регистрация действий пользователей с целью предотвращения атак - все это требует привязки к точным и внушающим доверие меткам времени.

В современных условиях конкурентного рынка обеспечение QoS и поддержка SLA являются важными средствами привлечения и удержания клиентов и повышения доходности для операторов связи. Точное измерение нормируемых в SLA временных параметров QoS (например, задержки переноса пакетов, вариации задержки) и контроль выполнения SLA требует синхронизации часов в различных сетевых элементах.

Точная регистрация моментов возникновения неисправностей и сбоев в различных сетевых элементах облегчает и ускоряет поиск первопричин проблем и принятие мер по их решению, что ведет к сокращению длительности простоев и периодов деградации качества.

Система единого точного времени (СЕТВ) предназначена для получения сигналов единого точного времени от эталонного источника, поддержки единого времени при отсутствии сигналов от эталонных источников, передачи сигналов точного времени до обору-

дования, которому необходима синхронизация по времени.

СЕТВ создается для поддержки целого ряда технологических процессов операторов связи, требующих наличия единого и точного времени в различном оборудовании, обеспечивающем эти процессы. Можно выделить несколько областей применения СЕТВ.

Основой построения СЕТВ является использование эталонных источников. В нашей работе применен Первичный Эталонный Источник Времени и Частоты ССВ-1Г. Оборудование сертифицировано в качестве средства связи и как средство измерения. ПЭИ ССВ-1Г внесен в Государственный реестр средств измерений.

Источник частоты и точного времени ССВ-1Г представляет собой автономное устройство высотой 1,5 U, устанавливаемое в 19" телекоммуникационную стойку, предназначенное для генерации сигналов частоты и точного времени.

В отличие от многих других продуктов, представленных на рынке, источник ССВ-1Г выполнен не на базе промышленных серверов, а использует собственную аппаратную платформу, что позволило значительно снизить его стоимость, повысить надежность, а также исключить зависимость от производителя операционной системы и серверной платформы.

Синхронизация источника осуществляется от сигналов спутниковых радионавигационных систем (СРНС), как российской ГЛОНАСС, так и GPS, что повышает точность определения времени и снижает риски зависимости оператора от зарубежных навигационных систем. В качестве резервных источников синхронизации могут использоваться вход сигнала 1PPS или вход Е1/2,048 МГц.

Питание ССВ-1Г осуществляется от нерезервированного источника 220 В/48 В. Энергопотребление зависит от комплектации и не превышает 40 Вт

СЕТВ поддерживает работу автоматизированных систем расчетов и служит для обеспечения учета стоимости предоставляемых услуг, корректного предоставления услуг при предоплаченной системе расчетов, взаиморасчетов между операторами. Это особенно важно в сетях подвижной связи, где абонента в ходе разговора могут перемещаться из зоны1 действия одного центра коммутации в зону действия другого.

Обсуждаются результаты моделирования сетей LTE/HSPA полученные совместно с компанией Magister Solutions Ltd. (Финляндия) по заказу Nokia Siemens Networks (Финляндия) в интересах NTT DoCoMo (Япония).

ЛИТЕРАТУРА

1. Аджемов АС., Мишенков С.Л., Смирнов Н.И., Кусков ВД, Новикова Е.Л., Караваев ЮА Перспективы создания системы распределения сигналов точного времени на основе космической навигационной системы ГЛОНАСС. — T-Comm. — №5. — 2010.

2. Мельник С.В. Оптимизация использования распределенной пакетной сети по требованию заказчика // Вестник Связи. — №9. — 2008.

3. Мельник С.В. Улучшение площади радиопокрытия и повышение качества приема сигнала GSM // Вестник Связи. — №4. — 2009.

4. Мельник С.В. Вопросы частотной и временной синхронизации сетей связи // Вестник Связи. — №4. — 2011.

5. Мельник С.В., Петрова Е.Н. Опыт аутсорсинга обеспечения сети тактовой сетевой синхронизации.

6. Мельник С.В., Петров ДА Russian-Finland Innovation Perspective in modern Telecommunication Technologies Материалы Российско-Финляндского инновационного Форума 2010. — Хельсинки, 2010.

7. Петров ДА. Orthogonal Well-Localized Weyl-Heisenberg Basis Construction and Optimization for Multicarrier Digital Communication Systems International Conference on Ultra Modern Telecommunications (ICUMT 2009). St. Petersburg IEEE Catalog Number: CFP0963G-CDR.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.