CC BY
60
23 декабря 2011 г. 11:36
стемы глобального позиционирования GPS для привязки измеряемых параметров радио интерфейса к конкретным географическим точкам на карте. Таким образом, TEMS представляет собой законченную мощную систему, предназначенную для всестороннего тестирования радиоинтерфейса между мобильной станцией (MS) и базовой станцией (BS).
Удобный пользовательский интерфейс позволяет отображать на мониторе персональною компьютера множество важнейших параметров характеризующих работу сети, кок в текстовом, так и в графическом виде Программа позволяет декодировать всю передаваемую по радиоэфиру системную информацию GSM и записывать результаты всех измерений в файлы данных, которые потом можно просмотреть и проанализировать. [ 1 ] Интерфейс программы состоит из радо вкладок, на каждой из которой отображается определенный виц данных. Внешний вид вкладки с радиопараметрами сети представлен на рис.1
К некоторым основным возможностям измерительного комплекса относятся:
• интерактивный контроль и управление двумя и более MS;
• контроль сообщений, передаваемых по 2,3-му уровню сигнализации;
• произвольный выбор соты в свободном и в сшивном режимах;
• сканирование и мониторинг интересующих ч ост от;
• проигрывание файлов с информацией об отсканированных частотах;
• контроль авторизации;
• просмотр информации о статусе сети;
• фильтрация потоков системной информации;
• возможность присвоить каждой соте сети определенное название;
• синхронизация данных с географическими координатами (не только при помощи системы GPS);
• возможность самостоятельно изменить клосс мощности MS;
• считывание и изменение информации но SIM карте;
• тестирование каналов трафика;
• возможность посылать SMS — сообщения;
• показываются значения основных параметров радиоинтерфейса, таких, как качество сигнала RxQuolify, уровень сигнала Rxlevel, процент потерянных блоков (Frame Erase Ratio), индекс качества сигнала SQ) (Speech Qualify Index), интерференцию по основному и соседнему каналам (С/I и С/А соответственно) и т.п.;
• возможность произвольною выбора обслуживающей соты;
• возможность произвести принудительную процедуру хэндовера — это передача абонента от соты к соте, или между секторами
одной соты;
• возможность определения расстояния между MS и BS в режиме установленного соединения;
• определяется номер таймслота в режиме установленного соединения] 1]
В лабораторной работе студентам предложено проанализировать сеть сотовой связи на примере сети оператора Мегафон в г.Но-ябрьск, состоящей из 3 кластеров и 12 BS (рис 2). Грани из каждого кластера обусловлена секторами базовых станций, в которых частоты не повторяются.
Как и в любой лабораторной работе предусмотрено выполнение домашнего задания и прохождение тестирования на компьютере при помощи программы "My Tesf в качестве допуска к лабораторной работе и ее защиты на кафедре Систем радиосвязи МТУСИ.
При помощи начальных данных, разбитых по вариантам, каждый студент в качестве домашнего задания должен сделать предварительную оценку сети сотовой связи в соответствии со своим вариантом.
В первой части домашнего задания необходимо оценить емкость сети и минимальную конфигурацию В^число передатчиков в секторе), а именно:
1. Рассчитать нагрузку от одного абонента в ЧИН по формуле
(I*
п-Т
~ 3600 111
где, п — количество соединений за промежуток времени, например, 1 час или 3600 с; Г— среднее время разговора в течение соединения, с [2].
2. Зная общую нагрузку на сеть и нагрузку в ЧНН от одного абонента рассчитать приблизительное количество абонентов
3. Россчигатъ нагрузка на 1 сектор в городе по формуле (2):
P,t% - *
(2)
Л'^-М^ + 1
где М&(- — число БС в городе; робщ — общая нагрузка на всю сеть в городе; Мсе(. = 3 — число секторов на каждой БС, но на одной БС на 1 сектор больше (4 сектора).
4. При помощи таблицы Эрланга В оценить требуемое количество каналов в 1 секторе В5.
5. Рассчитать необходимое количество чостот на одном сектор» В^ считая, что в каждом секторе ВБ три канала не является трафи-
Jf 'ШШШ
if v / г Кластер 2
ї:< / U
Ч- . - ;
1
* -V * • .v • ^ ___
Кластер‘3 *
foe. 2. Вид карты г.Ноябрьскс расположением BS из фограммы TEMS Irrve^igation (еклапко МАР)
Частота
Канал
0.577 мс
IV«i 3. Частотно-временной канал стандарта GSM
Время
T-Comm, #9-2011
111
ТЕХНОЛОГИИ ИНФОРМАЦИОННОГО ОБЩЕСТВА
ковыми(один широковещательный и два канала для установления соединения). При расчете необходимого количества каналов учитываются технологии множественного доступа с частотным (FDMA) и временным (TDMA) разделением каналов, присущих стандарту GSM (рисЗ).
К начальным данным для расчетов относятся:
— число BS в сети, их расположение и частоты на каждом секторе BS;
— общая нагрузка на всю сеть в чос наивысшей нагрузки (ЧНН);
— среднее время разговора абонента;
— вероятность блокировки канала;
— среднее время разговора абонента;
— общее количество абонентов в сети;
Из рисунка 2 видно, что для покрыта зоны обслуживания абонентов в г. Ноябрьск была использована "Базовая модель" повторного использования частот 4x3, где число 4 определяет количество БС в кластере, а число 3 определяет количество секторов на одной БС Таким образом получается 12 секторов в кластере. Эта модель является наиболее распространенной, так как приближена к границе между плотным и неплотным пере использованием частот (рис 4). Увеличение числа секторов приводит к невысокому уровню интерференции, но при этом получается низкая эффективность повторно используемых частот. Уменьшение числа секторов приводит к повышению плотности пере использования чостот, но вызывает большую интерференцию, для уменьшения которой приходится использовать дополнительные технические механизмы. Студентам в домашнем задании предлагается сравнил. "Базовую модель" повторного использования частот с другой моделью{альтернативной) в соответствии со свои вариантом (3x3, 2x3, 2x6 и тд). Оценка двух моделей повторного использования частот позволяет произвести сравнение радиопараметров с последующим выявлением наиболее подходящей модели для исследуемой области покрытия сети.
Во второй части домашнего зсщания необходимо оценить минимальное расстояние между двумя BS с одинаковыми частотами и уровень интерференции (С/I) для "Базовой модели" повторного использования чостот. Аналогичные оценки делаются и для другой модели повторного использования чостот в соответствии с вариантом домашнего задания.
Расстояние между одноименными частотами, оцененное в радиусах сот определяется формулой (3):
Для расчета величины С/I используется следующая формула:
D R :
(3)
где — коэффициент повторного использования чостот^количество БС в кластере); D — минимально допустимый пространственный разнос сот с одинаковыми частотами, который определяется максимально допустимой величиной интерференции по основному каналу (С/I); R — радиус описанной окружности шестиугольной соты.
В системе GSM минимальное значение = 3, те. соты с одинаковыми частотами должны быть разнесены в пространстве на расстояние не меньше чем 3R [ 1,2].
Плотное перемело льэооамие
О
I Не плотное
I переислольэоаамие
! 10 12
20
Пройме
деиие
числа
Высокая плотность переметал ьэоеания частот, но большая »»<терфврвиция
Й уровень иктерфврони*ы. МО
секторов ма число БС* кластере
СП = 10 logi— i/f)
і
14]
fW. 4. Шкапа плотности nepencnoivx>Bca*« частот
где j — количество интерферирующих сайтов; qv — расстояние между одноименными частотами, оцененное в радиусах сот R; у — показатель потерь на троссе между MS и В5(для города у - 4).
Формула используется с допущением, что за пределами этого набора нет других кластеров, содержащих ту же частоту. Если в системе присутствует больше 6 кластеров с одноименными частотами, то реальная величина С/I окажется немного ниже рассчитанной.
В соответствии с требованием к внутрисистемной ЭМС, заложенные в стандарте GSM по основному каналу: С/I > 9 дБ.
Для студентов измерительный комплекс TEMS будет представлен в усеченном варианте. Это связано с тем, что для полного изучения этого профессионального программного обеспечения не хватит и четырех лабораторных занятий.
Одним из упрощений в лабораторной роботе является предоставление студентам данных о проведенных ранее драйв-тестах сети вокруг каждой BS в вице log файлов, в которых собрана информация об основных параметрах радиоинтерфейса сети с привязкой всех измерений к географическим координатам на карте при помощи системы GPS.
Измерения проводились с помощью запуска командного сценария ПО ТЕ MS Invesfcgalion — это файл, содержащий список команд мобильного телефона для имитации совершения вызова абонентом с определенными временными интервалами в автоматическом режиме.
Маршруты объезда сот обычно выбираются таким образом, чтобы после проведения радиоизмерений можно было получить полную картину работы сети в обследуемом районе, включая уровень радиопокрытия, качество каналов речи, успешность роботы хэндовера при передаче мобильного абонента с одной соты на соседнюю.
При каждом запуске программы TEMS Investigation необходимо провести ряд предварительных настроек:
1. Загрузить карту местности исследуемой сети, в частности корту г. Ноябрьск (рис. 2). Отображаемая карта состоит из нескольких слоев: слой местности, слой города, слой расположения БС и тд Программа предусматривает загрузку сразу всех слоев карты при помощи загрузки файла, содержащего ссылки и предварительные настройки всех слоев карты. Подобный файл может предварительно создаваться лаборантом перед началом занятий. В программе можно поочередно включать или отключать определенные слои карты, оставляя только наиболее важные данные на карте. Порядок карт в списке загруженных в программу важен: при наложении одной карты на другую вы увидите ту карту, которая в списки находится выше.
2. Загрузить в программу файл статистики(1од-файл), полученный в результате драйв тестов. Каждый студент, в соответствии со своим вариантом, загружает log-файла с названием BS, которую ему необходимо исследовать После загрузки log-файла на карте появятся параметры сигнала в каждой точке драйв теста. Т.к. параметры сигнала жестко привязаны к карте при помощи системы GPS, то увидеть на карте эти параметры можно только вблизи BS, log-файл которой был загружен
Каждому параметру в log-файле присваивается определенный символ для отображения на карте. При необходимости можно выбрать перечень основных отображаемых параметров на карте и присвоить им свои значки (рис. 5).
Если все сделано правильно, то вокруг исследуемой BS в соот-
112
T-Comm, #9-2011
Таблица 1
Сводная таблица результата» исследований
-Ч • »о и«,«пч^чмыпи рмпми|Н1И1рыm«
V |мт Hum Cfl Wenl Ttaw •Ы
(АЮТК) iRXLrtH. ■Ьч) (RXQmI) +fM«ww 1FF-RK % tei iKIKk % (SQI) <VA-I C/A*l СТА»
Таблица 2
Соотношении оценок качества связи и показаний 501
Оценка качества Показание SQI. dB
Превосходно 18 <= X <= 30
Хорошо 15 <= X < 18
Средне 10 <= X < 15
Плохо -20 <= Х< 10
/’.-I.V).
хи-/;*,...
Si pl
«+>> Па_£- <>))!!X (5)
1 ТА соответствует 550метрам. Временное наложение возникает за счет большого расстояния между МБ и ВТ5;
— На основании списка соседних чостот и их уровня сигнала, студенты должны предложить "частоту-кандидата на хэндовер" в диапазоне СБМ900 и С5М1800.
— В соответствии с табл. 4, необходимо определить класс покрытия в исследуемой области сети. Из таблицы 4 видно, что класс покрытия № 1 является наилучшим и наиболее желательным для оператора.
Помимо оценки радиопараметров сети можно оценить вероятность отказа абонента от услуг оператора в случае предоставления абоненту услуг с ненадлежащим качеством обслуживания. Искомая вероятность находится при помощи графиков (рис 7), построенных по формуле (5) для упрощения лабораторной работы:
Частотные диапазоны стандартов GSM 900 и GSM 1800
Нашание лиана юна Диала юн UL/DL, МГи Формула для расчета частоты канала к BS Uplink Frequency) Номер канала (ARFCN) Формула лля расчета частот канала к MS (Downlink Frequency)
Е-GSM 900 880-915 925-960 Fu<n>=890+0.2n Fu(nH890*fl.2(n-l024) 0<=п<=124 975<=п<=1023 (174 канала) Fd(n>=Fu<n>»-45
R-GSM 1X00 (DCS 1800) 1710- 1785 1805- 1880 Fu(n)“l7l0J*0.2(n-5l2) 512<-п<-885 (374 канала) Fd(n)*Fu(n)+95
где Р— вероятность ухода абонента из-за предоставления услуги связи с ненадлежащим качеством с учетом воспрютия качества абонентом (Оиа1|Гу о{ Ехрепепсе); По результатам социологического опроса:
— для уровня покрытия 3 коэффициент Р^ = 0,08;
— для уровня покрытия 4 коэффициент Р(3о£=0,25;
Р^Ы) — вероятность отказа абонента от повторною вызова после неудачной (Ч-ой попытки, учитывающая возможную блокировки сети
Р^яоф — вероятность попадания абонента в зону плохого радиопокрытия сети. В первом приближении эта вероятность равна доле некачественно покрытой сети "к" от общего покрытия.
Исходя из результатов драйв-теста всей сети:
— для уровня покрытии 3 коэффициент 1и = 0,266
— для уровня покрытия 4 коэффициент к4 = 0,304
Неотъемлемой частью любой лабораторной работы является
составление выводов по работе. При составлении выводов по работе студенты, в соответствии с найденными неудовлетворительными параметрами сети, должны предложить не менее одного способа по улучшения радиообстановки в исследуемой проблемной области покрытия сети. Существуют разные способы улучшения радиообстановки на сети:
— изменение направления и мощности излучения передающих антенн ВБ;
— применение пространственного разнесения онтенн;
— применение скачков по частоте;
— применение технологии адаптивного кодирования кодеков речи с переменной скоростью кодирования и др.;
В целом подобная лабораторная работа позволяет познакомить студентов с современным профессиональным программным обеспечением ТЕМБ 1пуез11да1юп и процессом анализа радиопараметров сети. Кроме того
Таблица 3
114
T-Comm, #9-2011
