СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 6

1 АНАЛИЗ СЕТИ 9

1.1Сравнительный анализ систем беспроводного доступа 9

1.2 Способы организации связи 26

1.3 Разработка структурной схемы сети беспроводного доступа 30

2 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СЕТИ 41

2.1 Расчет числа радиоканалов для БС 41

2.2 Расчет интенсивности нагрузки 42

2.3 Расчет числа каналов 44

2.4 Проектирование системы беспроводного доступа 46

2.4.1 Планирование и развертывание сети 46

2.4.2 Размещение базовых станций и сетевых радиоокончаний 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 57

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы на рынке систем доступа возникла тенденция к переходу на оборудование, в работе которого используются радиотехнологии. Это происходит из-за недостатков и ограниченных возможностей систем проводного доступа, что сдерживает развитие телефонии и служит поводом к появлению беспроводных систем, отвечающих современным требованиям компаний-операторов

Изначально телефонные сети создавались на основе проводных систем с использованием воздушных или кабельных линий. Время показало как преимущества традиционных кабельных сетей, так и их недостатки. К последним можно отнести длительность сроков организации сети, большие объемы инвестиций на начальном этапе внедрения, ограничения в планировании сети, значительные эксплуатационные расходы и т.д. Традиционные проводные сети составляют основу телекоммуникационной инфраструктуры и еще долго сохранят значимость. Однако их развитие происходит медленно и не всегда успевает за спросом. Построение таких систем сопряжено с высокими первоначальными затратами, а срок окупаемости проекта может растянуться на долгие годы.

Оборудование беспроводного доступа по своей структуре и построению во многом схоже с оборудованием мобильной связи.

Эти две системы выглядят подобными и, как следствие, часто путаются друг с другом. Однако, необходимые требования, применяемые к этим двум системам, существенно различаются.

Системы мобильной телефонной связи, часто называемые «сотовыми», обеспечивают телефонию для людей в движении. Мобильный телефон - прежде всего, предполагает соединение абонента, в то время, когда он находится далеко от дома или офиса. Основным преимуществом здесь является полное покрытие города/региона/страны. Мобильная телефонная связь должна быть доступна везде, где находится абонент. Другие требования вторичны. Низкое качество речи может быть принято потребителем, который может часто говорить, находясь в шумной окружающей среде. Передача данных не очень важна. Доступ в Internet будет обеспечиваться системами будущего поколения. Важными приложениями будут обычная электронная почта и мобильный Internet. Необходимая скорость передачи данных - намного меньше, чем у настольных персональных компьютеров.

Система абонентского радиодоступа, с другой стороны, служит абонентам в домах или офисах. Качество телефонных услуг должно быть, по крайней мере, столь же хорошим, как и при проводной связи. Должна быть предоставлена возможность использования громкоговорящих телефонных систем, беспроводных и параллельных телефонов. Система должна также позволять использование факса, модема и поддерживать услуги переговорного пункта. Способность поддерживать скорость Internet-доступа, по крайней мере, на уровне приблизительно 64 кбит/с - это обязательное условие.

В июне 1992 года Европейский институт стандартов ETSI одобрил стандарт DECT (Digital European Cordless Telecommunications) на европейские цифровые системы беспроводной связи.

Основные сферы применения стандарта DECT - это системы микросотовой связи для бизнеса (беспроводные учережденческие АТС для средних и крупных организаций, распределенных производств, заводов и т.п.), устройства абонентского доступа к телекоммуникационной сети общего пользования как альтернатива стандартному проводному подключению (Wireless Local Loop), односотовые радиотелефоны/радиоАТС для дома, для малых офисов.

DECT укрепил свои позиции как глобальный стандарт беспроводного доступа -необходимый частотный диапазон для DECT выделен уже более чем в 110 странах мира. Сегодня на рынке представлено свыше 200 различных продуктов в стандарте DECT. Можно с уверенностью сказать, что он представляет собой прочную, прогрессивную основу для развития беспроводной связи, обладая при этом достаточной гибкостью для удовлетворения новых потребностей рынка. Расширение функциональных возможностей этого стандарта сетей беспроводной связи продолжается и в настоящее время.

При проектировании данной Выпускной квалификационной работы рассмотрим вариант построения системы радиотелефонной связи на базе одной из систем стандарта DECT.

1 АНАЛИЗ СЕТИ

Телефонизация удалённых объектов в нашей стране всё ещё остаётся актуальной проблемой. В настоящее время в России не телефонизированы десятки тысяч населённых пунктов, особенно в сельской местности. Прокладка проводных линий связи требует больших финансовых затрат, а в некоторых случаях провести телефонный кабель к объекту невозможно по экономическим или техническим причинам. Абонентские системы сотовой связи не всегда доступны. Наиболее простое, эффективное и доступное решение проблемы телефонизации объектов сельских поселений – использование малых систем абонентского радиодоступа.

В данной дипломной работе рассматривается проектирование системы радиодоступа пгт Эльбан. пгт Эльбан является удаленным объектом. Количество абонентов данного населенного пункта составляет 180, что соответствует малой абонентской емкости. В поселке городского типа Эльбан имеются 2 базовые станции сотовой связи операторов «Билайн» и «Мегафон». Данный населённый район не обеспечен телефонной связью. Поэтому предложен проект организации системы абонентского радиодоступа для данного населенного пункта.

1.1Сравнительный анализ систем беспроводного доступа

Беспроводные системы по типу передаваемой информации можно разделить на системы: передачи данных, передачи голоса и смешанного типа. Все системы, в свою очередь, разделяются на системы подвижного абонентского радиодоступа (микросотовые) и стационарного абонентского радиодоступа WLL (беспроводной абонентский шлейф). Если на системы необходимо получать разрешение Государственного комитета по радиочастотам (ГКРЧ), то конкретные номиналы рабочих частот назначаются в установленном порядке на основании расчетов электромагнитной совместимости с другими радиоэлектронными средствами данного диапазона, работающими в районе размещения закупаемых средств, с применением разработанных и согласованных с Министерством обороны РФ норм частотно-территориального разноса и исходя из реальной электромагнитной обстановки.

Применяются различные системы для организации мобильной телефонной связи на предприятии, в офисе или дома.

Сотовые системы связи (GSM, AMPS, JDT) обеспечивают высокую спектральную эффективность подвижных сетей. Цифровые системы макросотовой связи используют временное разделение каналов и отвечают требованиям современных информационных технологий.

Системы беспроводных телефонов (Cordless Telephony) общего пользования составляют значительную конкуренцию сотовым системам связи. Но для обычных систем (СТ1) характерны низкое качество приема речевых сообщений и отсутствие конфиденциальности переговоров. Эти недостатки устранены в новых системах микросотовой связи стандартов Ст-2, DECT, PACS,PHS. Были созданы новые системы микросотовой связи СТ2, DECT, PACS,PHS, не имеющие недостатков СТ1.

В 1985 году СЕРТ – Европейская конференция администраций почт и связи разработала первый стандарт СТ1 на системы беспроводных телефонов в полосе частот 900 МГц с 40 дуплексными каналами и частотным разделением каналов (FDMA). Связь осуществлялась только через индивидуальную базовую станцию со своим идентификационным кодом. Общее количество кодов – более миллиона. Сорока дуплексных каналов оказалось недостаточно для использования беспроводных телефонов стандарта СТ1 в деловой сфере. В Германии, Австрии и Швейцарии по согласованию с СЕРТ был принят расширенный стандарт СТ1+ с удвоенным количеством дуплексных каналов – 80. Однако в этих стандартах не обеспечивалась секретность передачи речевых сообщений.

Следующее поколение систем беспроводных телефонов было разработано в Великобритании. Новый стандарт, получивший обозначение СТ2, обеспечивал конфиденциальность переговоров и лучшее, чем в СТ1, качество приема речевых сообщений. Эта технология была одним из конкурентов технологии DECT. В ней используется техника FDMA (множественного доступа с разделением частот), это означает, что каждый вызов занимает канал радиосвязи полностью. Хотя достигаемая этой технологией емкость выше, чем у аналоговой беспроводной телефонии, для СТ2 также характерны сложности с емкостью и ограничением мобильности: передача вызова от одной базовой станции к другой организована весьма неэффективно. Так как в нашей сети будет использоваться несколько БС, такое явление недопустимо.

СТ2 используется главным образом в сетях компании "Telepoint"; некоторые производители предлагают основанные на СТ2 беспроводные УАТС, однако такие системы обладают ограниченной емкостью и ограниченной зоной обслуживания (практическим максимумом являются примерно 100 номеров), вследствие чего большинство производителей в настоящее время переключилось на DECT как на наиболее предпочтительную платформу разработки беспроводных УАТС. Так как в нашей сети присутствует более 100 абонентов, СТ2 не подходит для данного проектирования.

Технология PACS (Public Access Communications System) была разработана Компанией BELLCORE (США). PACS – это система связи общего доступа. Эта технология была реализована компанией Motorola при разработке системы беспроводного подключения абонентов к телефонным сетям. PACS ориентирована на предоставление услуг различным группам пользователей, включая фиксированных и подвижных абонентов. PACS может использоваться для организации сетей связи общего пользования и частных сетей связи.

Подвижная часть сети PACS обеспечивается радио интерфейсом между абонентским устройством и радиопортом. Целесообразность использования радио интерфейса PACS для обслуживания стационарных абонентов определяется условиями экономической эффективности обычной (проводной) телефонной линии и радио подключения. PACS обеспечивает возможность передачи речи, низкоскоростную передачу данных в звуковой полосе частот, а также цифровых данных в рамках интеллектуальной сети, аутентификацию абонентских станций, регистрацию терминалов в сети, шифрование сообщений на радио интерфейсе. В состав услуг, предоставляемых PACS, входит экстренный вызов (служба 911). При необходимости в PACS могут быть включены дополнительные услуги. PACS предназначена для предоставления услуг беспроводной связи в общей полосе частот 2 x 60 МГц, выделенных Федеральной комиссией связи США (FCC) для сетей персональной связи (PCS). В этих полосах часто радиоканалы разбиваются на отдельные блоки, ориентированные на различные условия использования.

Данная технология отличается от DECT не только выделенным диапазоном частот, но и необходимостью частотного планирования, частотным дуплексным разделением каналов приема и передачи, а также мультиплексированием с временным разделением. В Европе система PACS практически не используется.

В 1996 г. появился и быстро стал популярным еще один стандарт – PHS. Стандарт PHS (Personal Handyphone System) предусматривает три типа сотовых станций, различающихся радиусом действия и мощностью передатчика. Кроме того, различают соты для открытых пространств (outdoor) и для помещений (indoor). Масса базовых станций систем PHS - 3...5 кг, а размеры близки к размерам небольшого посылочного ящика. Модификации станций для внешней установки предусматривают различные варианты фиксации и питаются от сети переменного тока напряжением 100 В.

Радио интерфейс стандарта PHS организован таким образом, что один передатчик способен поддерживать одновременно 4 телефонных разговора (характеристики DECT лучше - до 12 разговоров). Достигается это в обоих стандартах с помощью одной и той же технологии TDMA/TDD (множественный доступ с временным разделением/временное разделение дуплекса). Ее суть - передача разговоров в различные чередующиеся временные интервалы. В стандарте DECT выделяется 10 несущих частот с интервалом 1,728 МГц. Это обеспечивает, в сочетании с 12 речевыми каналами на каждой из них, возможность поддерживать до 120 разговоров одновременно с помощью одного приемопередающего устройства. В PHS число несущих частот 40 с интервалом 300 кГц, что позволяет работать со 160 речевыми каналами.

Существенным моментом, связанным с временным разделением, в обоих стандартах является то, что отсутствует необходимость предварительного планирования частот. В процессе разговора на аппаратном уровне происходит выбор свободного канала. Как следствие, заметно упрощается подключение абонента к сети, отпадает необходимость предварительной оценки емкости сот. Кроме того, в одном и том же частотном диапазоне возможно одновременное применение нескольких сетей PHS или DECT.

Благодаря тому, что один приемопередатчик способен обслуживать большое число абонентов, стоимость отдельно взятого терминала снижается по сравнению с традиционной сотовой связью.

Некоторый интерес представляет сравнение DECT и PHS. PHS (переносные системы связи общего пользования) - это японский стандарт, который его разработчики считают аналогом и конкурентом DECT. Основанные на этом стандарте услуги за пределами Японии не оказываются, лишь фирма NEC предлагает общий доступ по RLL с той же дальностью, которую обеспечивает DECT (5 км). С точки зрения анализа рынка представляет интерес тот факт, что PHS (продукты на его основе начали продаваться раньше, чем продукты DECT-технологии) получил широкое признание в Японии, куда было поставлено более 4,2 млн аппаратов для пешеходного населения в течение чуть более года.

Не вдаваясь в подробности, можно отметить, что PHS ( как и все другие разработки подобного рода) имеет существенный недостаток - постоянную привязку несущих частот. Это делает систему в целом менее помехозащищенной, чем при динамическом распределении диапазона, что не компенсируется сокращением времени на установку частоты несущей (поскольку нет необходимости в выборе канала подвижными средствами). Возможности DECT по работе с мультимедийными приложениями не оставляют PHS никаких шансов.

Для передачи данных предлагается диапазон скоростей 1,2-4,8 кбит/с. При высоком качестве канала (высокая направленность антенн в условиях прямой видимости и почти отсутствующее затухание при передаче) возможно увеличение скорости до 9,6 кбит/с. Такое значение скорости является типичным для всех радиотехнологий, в которых используется передача по модему для кодека со сжатием речи без помехозащиты, - таких как CT2 (бесшнуровой телефон второго поколения, Великобритания), PHS и PACS. Из всех стандартов только DECT предоставляет помехозащищенный (LU7) 64-кбит/с канал для передачи данных по протоколу V.34.