Поиск минимального уровня мощности сигнала, обеспечивающего комфортные показатели параметров качества услуг в сети GSM Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ВЕСТНИК ИНЖЕНЕРНОЙ ШКОЛЫ ДВФУ. 2012. № 1 (10)

физико-математические науки

УДК 621.391 П.А. Гордиенко

ГОРДИЕНКО ПЁТР АНАТОЛЬЕВИЧ - магистр Инженерной школы

(Дальневосточный федеральный университет, Владивосток).

E-mail: petgord@mail.ru

ПОИСК МИНИМАЛЬНОГО УРОВНЯ МОЩНОСТИ СИГНАЛА, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО КОМФОРТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА УСЛУГ В СЕТИ GSM

Приведено описание ключевых параметров качества сотовой связи. Описана процедура постановки научного эксперимента, цель которого выявить закономерности изменения параметров качества сотовой связи в зависимости от мощности приёмного сигнала. Исследованы статистические данные измерений сотовой компании и найдено минимальное значение мощности приемного сигнала, при котором сохраняется комфортное восприятие речи человеком.

Search of a minimum level of capacity of the signal providing comfortable indicators of parameters of quality of services in network GSM. Petr A. Gordienko (Far Eastern Federal University, Vladivostok).

In this work key parameters of quality of cellular communication are described. The research experiment description is showed, and the experiment's purpose - to reveal laws of change of the parameters of quality of cellular communication depending on capacity of a reception signal. The statistical data of measurements of the cellular company has been investigated and the minimum value of capacity of an input signal where the comfortable perception of speech by the person remains is found. Key words: GSM, signal level, SQI, quality parameter.

Сети GSM на сегодняшний день занимают доминирующее положение на рынке телекоммуникационных услуг, предоставляемых сотовыми операторами для населения. В России, по данным статистики на февраль 2011 г., - 220,6 млн подключений к сетям сотовой связи, это означает, что на каждого из 142,9 млн человек приходится по 1,54 активной SIM-карты. Проникновение составляет более 150%, и существенно увеличить абонентскую базу сотовые операторы могут только за счет привлечения абонентов из других компаний, на рынке услуг GSM идет жесткая конкурентная борьба [2]. При выборе сотового оператора клиенты ориентируются в основном на два параметра, это стоимость услуги и ее качество. При условии среднего равенства стоимостных характеристик среди различных сотовых операторов, качество связи будет играть решающую роль для абонента. Постоянный мониторинг качественных показателей сети и своевременное реагирование на их изменение позволит компании контролировать техническое состояние, проводить своевременное обновление и расширение сети с минимальными издержками, в итоге удерживать лояльного абонента и гарантировать

© Гордиенко П.А., 2012

приток новых. Мониторинг качества работы сети сотовой связи является важной частью обязанностей сотового оператора.

Качество работы сети GSM характеризуют следующие параметры.

BRC (Block rate count - процент безуспешных вызовов от числа всех попыток вызовов:

BRC = Q, N

где: Q - число безуспешных вызовов, N - общее их число [1].

DRC (Drop rate count) - доля вызовов с преждевременным разъединением установленного соединения:

DRC = R, N

где: R - число вызовов с преждевременным разъединением установленного соединения, N -общее число вызовов [1].

RXLEV - показывает результаты измерений приемного уровня сигнала в радиоинтерфейсе. Такие измерения могут быть выполнены как для MS (мобильной станции), так и для BTS (Base translate station - базовая станция). BTS измеряет уровень принимаемого сигнала при осуществлении сервиса, а MS определяет уровень принимаемого сигнала как для своей соты, так и для соседних сот. Результаты измерений передаются на BSC (Base station controller) и используются для определения необходимости хэндовера (эстафетной передачи управления одной базовой станцией другой) или изменения уровня мощности излучения. Измеренный параметр приемного сигнала кодируется пятью битами и может быть преобразован в значение уровня приемного сигнала [1].

C/I (Carrier over interference) - отношение сигнал-шум в точке приема.

RXQUAL - показывает процент пакетов, принятых с ошибками (bit error rate - BER). Используется для общей оценки качества приема-передачи. Этот уровень кодируется тремя битами [1].

SQI (Speech Quality Index) - индекс качества речи. Это расчетный интегральный показатель, математически моделирующий субъективное восприятие абонентами четкости, разборчивости и естественности передачи голоса. Разработан компанией Ericsson специально для программного комплекса TEMS (комплекс для сбора и обработки информации о качества сети GSM/UMTS) [1].

Описание эксперимента

Эксперимент был осуществлен при помощи измерительного оборудования производства компании Ericsson [3]. Оборудование представляет сотовый телефон со специальной прошивкой, телефон позволяет записывать всю сигнальную информацию, передаваемую по сети в log файл. Log файл в дальнейшем подвергается расшифровке и вся информация приводится в табличный вид. Для работы с расшифрованными данными из log файла и приведения их удобный для восприятия человеком формат, специалистами сотовой компании была разработана программа Statistix.

Суть эксперимента состоит в том, чтобы выявить динамику изменения показателей качества звонка в зависимости от высоты точки измерения над уровнем земли в панельном доме. Для исследования взят один из районов города с плотной застройкой и наличием хорошего уровня сигнала. Было исследовано таким образом 7 домов, находящихся в одном районе, что делает результаты эксперимента более объективными.

Было выяснено, что на первых этажах качество связи падает, резко улучшаясь к третьему этажу и, улучшаясь, достигает максимума в районе 7-8 этажа, затем незначительно

ухудшается к верхним этажам. Это можно объяснить тем, что в район 7-8 этажа направлен главный лепесток диаграммы направленности антенны базовых станций, находящихся на возвышениях.

Также в ходе эксперимента было выявлено, что при уровне мощности сигнала выше -90 dBm обеспечивается высокий уровень качества услуг в сети GSM, и с увеличением мощности принимаемого сигнала параметры качества улучшаются незначительно. Однако при снижении уровня принимаемого сигнала ниже -95 dBm наблюдаются существенные потери в качестве.

Также с целью выявления уровня мощности сигнала, при котором обеспечивается удовлетворительное качество услуг в сети GSM, была сделана выборка из базы данных уличных драйвтестов сотового оператора параметров RxLev, SQI, RxQual и Codec (см. график).

Для всех значений RxQual (кроме RxQual = 7, при котором речь становится неразборчивой) субъективное восприятие передаваемой речи становится комфортным при SQI > 20 ед. По графику видно, что такой SQI обеспечивается при уровне передаваемого сигнала от -93dB. Экспериментальные данные уличных драйвтестов совпадают с данными, полученными в ходе экспериментов, проведенных внутри помещений. Следовательно, для обеспечения комфортного уровня мощности сигнала внутри помещений следует обеспечить уровень мощности сигнала вне помещений, равный RxLevкомфорт = - 90dBm + X,

где RxLevк0мф0рт - уровень сигнала снаружи здания, обеспечивающий комфортные показатели качества внутри помещения, X - величина потерь мощности сигнала при прохождении сквозь материал здания.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нормы на показатели качества услуг сетей сотовой подвижной связи и методики проведения их оценочных испытаний // Минсвязи России. 2001.

2. Тихвинский В.О., Терентьев С.В.Качество услуг в сетях GERAN/UMTS // Электросвязь. 2006. № 3. С. 11-18.

3. Tems pocket 9.0 user manual // Ericsson AB 2007: инструкция для пользователей.