![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Увеличение пропускной способности ячеек сетей сотовой связи на примере ячейки GSM
Размер ячейки GSM может изменяться от нескольких сотен метров до 35, 0км в зависимости от окружения (открытого пространства, зданий, гор и т.д.). Преимущества сетей сотовой связи с малыми ячейками: - Более высокая пропускная способность, т.к. пространственное разделение каналов дает возможность повторного использования одинаковых частот в случае, если две базовые приемо-передающие станции - BTS находятся достаточно далеко друг от друга, и зоны их действия не перекрываются. В большинстве случаев частоты присваиваются отдельным мобильным станциям - MS пользователей, поэтому другим MS они не доступны, а так как ресурсы частот небольшие, число пользователей, находящихся в одной ячейке, ограниченно. Поэтому большие ячейки не позволяют увеличивать число пользователей, что и является причиной использования очень маленьких ячеек в городах, где плотность населения (а, следовательно, и пользователей MS) - большая. - Меньшая мощность передачи, что особенно важно не для базовых трансиверных станций BTS, а для мобильных станций (абонентских устройств) MS (размеры, безопасность излучения). - Борьба только с местными помехами, т.к. большие расстояния между приемником и передатчиком вносят и большие дополнительные помехи. При использовании небольших ячеек системы мобильной связи имеют дело только с небольшими помехами. - Устойчивость к повреждениям отдельных систем (антенн, систем электроснабжения и т.д.) не приведет к массовым перерывам связи. Недостатки маленьких ячеек: - Для сотовых систем требуется развитая инфраструктура, связывающая все BTS в единую сеть. Инфраструктура должна иметь много дорогостоящих систем: антенн, центров коммутации для маршрутизации вызовов, а также локальных регистров для определения местонахождения MS и т.д. - Переключение базовых трансиверных станций BTS. При переходе из одной ячейки в другую MS должна переключаться с одной BTS на другую. Частота переключения (" перескок") в этом случае зависит от скорости передвижения MS. - Распределение частот необходимо для исключения взаимных помех передатчиков базовых трансиверных станций BTS, использующих одну и ту же частоту. В этом случае необходимо учитывать, что системе доступно ограниченное число частот. Во избежание помех (взаимного влияния) BTS используют схему мультиплексирования (объединения потоков данных) с частотным разделением каналов - FDM - Frequency-Division Multiplexing. Идеология FDM - передача данных из нескольких каналов по одной линии связи, но в разных частотных диапазонах. Общая цель этого метода - не использовать одинаковые частоты в перекрывающихся диапазонах в одно и то же время. Примеры увеличения пропускной способности систем сотовой связи – решения: Со временем, когда система будет обслуживать все большее число пользователей, возможна ситуация, что какой-нибудь ячейке (соте) не хватит для обслуживания вызовов выделенного ей количества частот (полосы частот). Несколько решений увеличения пропускной способности систем сотовой связи: - добавление новых каналов и их стационарное закрепление за ячейками, имеющими большую нагрузку с использованием схемы BCA - Borrowing Channel Allocation - распределение каналов с заимствованием; - заимствование частот у смежных недозагруженных ячеек с использованием схемы FCA - FixedChannel Allocation эта схема применяется в сетях GSM (Global System for Mobile Соmmunication - глобальная система мобильной связи); - уплотнение каналов с использованием системы CDMA – множественный доступ с кодовым уплотнением каналов, одной из самых перспективных технологии для сетей сотовой связи. - расщепление ячеек (исходные ячейки, как правило, имеют R = 6, 5км - 13, 0км), одновременно уменьшая уровень мощности базовых станций BTS таким образом, чтобы сигнал оставался в пределах ячейки. При уменьшении размера ячейки в n раз, размеры покрываемой зоны уменьшаются в n2 раз, а необходимое число базовых станций увеличивается в n2 раз. Базовые станции BTS микроячеек (" расщепленных" макроячеек) располагаются на городских улицах (например, на фонарных столбах) в густонаселенных местах, внутри крупных общественных зданий и т.д., т.е. " переезжают" с крыш высоких домов.
Пример №1 - увеличение пропускной способности системы сотовой связи: Система состоит из " n " ячеек (например, 32): n = 32ячеки Общее количество каналов, выделенное всей системе - K. Например: K = 336 информационных каналов Кратность использования частот (количество ячеек, следовательно, частот в подсистеме - минимальном фрагменте системы) - N (например, 7): N = 7
В этом случае в каждой ячейке будет организовано: K: N = 336: 7 = 48 каналов
Всего каналов в системе: 48каналов · 32ячейки = 1536 каналов
Радиус ячейки - Rячейки, например: = 1, 6км.
Минимальный радиус ячейки, которую можно разбить на более мелкие, должен быть не менее 1, 5км
Площадь одной ячейки (шестиугольной соты - гексагон) - Sячейки - определяется из: Sячейки = R² ячейки · 1, 5 · √ 3 = (1, 6км)² · 1, 5 · 1, 73 = 2, 56км² · 1, 5 · 1, 73 = 6, 64км²
Географическая (площадь) зона, которую может обслуживать вся система - Sсистемы: S системы = S ячейки · n ячеек · = 6, 64км2 ·32ячейки = 212, 48км2 D - минимальное расстояние между центрами ячеек, использующих одну и ту же полосу частот, которую называют группой внутренних каналов: D = R · √ 3N = 1, 6км · 1, 73 · 2, 645 = ~7, 32км d - расстояние между центрами смежных ячеек:
Пример № 2 - увеличение пропускной способности системы: Дано: для схемы, в которой количество n' = 32ячейки х 4 = 128ячеек - в 4 раза больше, чем в предыдущем примере, площадь - S'ячейки - каждой ячейки - сократится в 4 раза и будет равна: S' ячейки = 6, 64км²: 4 = 1, 66км²
Общая зона покрытия Sсистемы останется прежней:
S'системы = 1, 66км² · 128ячеек = 212, 48км² Общая пропускная способность системы (количество каналов) увеличится в 4 раза и будет равно: K´ ячейки · n'ячеек = 48каналов · 128ячеек = 6144 каналов
Параметры ячеек, пример:
|