Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Беспроводная сеть LTE для организации связи в Мари-Турекском районе Республики Марий Эл

superrrya 2175 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 87 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 26.10.2021
Выпускная квалификационная работа. ПГТУ, 2020, 87 страниц, 22 иллюстраций, 7 таблиц, 3 листов А1 формата чертежей, 12 листов А1 формата плакатов. Цель работы – Проектирование сети беспроводного широкополос-ного доступа в пгт. Мари-Турек, республика Марий Эл В расчетно-теоретической части проведен выбор типа оборудования, произведён расчет пропускной способности сети, расчет количества або-нентов, которое сможет обслужить планируемая сеть, расчет зон покры-тия радиосвязью, выбран частотный диапазон. В экономической части проведено маркетинговое исследование рынка, рассчитаны капитальные затраты на внедрение системы, опреде-лены эксплуатационные расходы и основные технико-экономические по-казатели. В главе по безопасность жизнедеятельности был выполнен метод за-щиты расстоянием, техника безопасности при установке антенн, грозоза-щита антенн. В графической части представлен комплект чертежей и плакатов ил-люстрирующих основные положения теории.
Введение

Бурное развитие различных технологий связи, как фиксированной, так и мобильной, вызвано, в первую очередь, повышенным интересом людей к сети Интернет. Огромная роль сети Интернет в современном ми-ре обмена информации неоспорима и не нуждается в подтверждении. С помощью глобальной сети люди имеют возможность работать, учиться, общаться, обмениваться данными, просматривать потоковые видеофайлы, прослушивать аудиозаписи, а также пользоваться в режиме онлайн все-возможными услугами коммерческих компаний и государственных учре-ждений. В России распространение доступа к сети Интернет вызывает труд-ности, в первую очередь, по причине обширности территории. В городах нашей страны к глобальной сети может подключиться любой желающий, исходя из своих потребностей, выбрав удовлетворяющий его тариф. При чем у городского жителя есть выбор между проводным и беспроводным доступом. Но в сельской местности дело обстоит намного хуже. Операто-ры связи не стремятся телефонизировать села и обеспечивать услуги до-ступа в Интернет, а та связь, что предоставляется, за частую вызывает нарекания. Обеспечение сельской местности высокоскоростным выходом в сеть Интернет является одним из аспектов Федеральной целевой про-граммы «Социальное развитие села до 2015 года». Решение этой задачи приведет к еще более бурному развитию агро-промышленного комплекса, повышению качества образования в сельской местности, а так же способствует притоку молодых специалистов всех сфер деятельности в село. Существует несколько способов решения этой проблемы. Можно использовать для доступа в сеть Интернет спутниковую связь, организо-вать доступ с помощью проводных линий связи или с помощью мобиль-ной связи. Спутниковый доступ не удобен низкой скоростью и высокой ценой. Использование проводных линий предусматривает обязательное наличие цифровых АТС. Доступ с помощью мобильной связи стал воз-можен с приходом стандартов EDGE/GSM и UMTS/HSPA, но первый от-личается слишком низкой скоростью, что делает работу в сети интернет не удобной, а возможности второго не обеспечивают охват крупных тер-риторий. По этой причине мобильные операторы, в первую очередь, ста-раются охватить местность с плотной городской застройкой, а, учитывая, что дальность действия сигнала в диапазоне 1920-2100 МГц не высока, с целью охвата максимально больших территорий, необходимо строить огромное количество базовых станций, что экономически не выгодно. Наиболее перспективным вариантом обеспечения городского округа высокоскоростным доступом в сеть Интернет является построение сетей сотовой подвижной радиосвязи четвертого поколения (4G). Самым оправданным стандартом 4G для решения этой задачи является техноло-гия беспроводного доступа LTE. Стандарт LTE (от англ. Long Term Evolution – эволюция в долго-срочной перспективе) – технология построения сетей беспроводной связи, созданная в рамках проекта сотрудничества в создании сетей третьего поколения 3GPP (3G Partnership Project). Основными приоритетам раз-работки технологии LTE являются: скоростные характеристики передачи данных, экономическая составляющая передачи данных, широта предо-ставления спектра услуг по выгодной цене, повышение гибкости сети и возможность использования на базе существующих систем мобильной связи. Главное отличие стандарта LTE от других технологий мобильной связи заключается в полном построении сети на базе IP-технологий. Ра-диоинтерфейс LTE дает возможность улучшить технические характери-стики, включая предельную скорость передачи данных около 326, Мбит/с, время задержки пересылки пакетов менее 5 мс, а также суще-ственно более высокую спектральную эффективность по сравнению с су-ществующими стандартами беспроводного мобильного доступа третьего поколения (3G). В дипломном проекте, территориальным объектом, где предполага-ется планировать сеть LTE, я выбрала поселок городского типа Мари-Турекском района. Целью данного проекта является обеспечение всей территории поселка устойчивым радиосигналом сети LTE и предоставле-ние жителям высокоскоростного мобильного доступа в сеть Интернет.
Содержание

1 Анализ существующей сети связи в пгт. Мари-Турек...................................12 1.1. Технология, реализованная в пгт. Мари -Турек....…...….....................13 1.2 Разработка требований к проектируемой се-ти..……....................……..14 1.2.1 Определение перечня предоставляемых услуг……………………....14 1.2.2 Описание технологии широкополосного радиодоступа LTE ….…..18 2 Выбор оборудования..........................................................................................30 2.1 Выбор управляющего оборудования ..30 2.2 Выбор оборудования БС LTE...................................................... ............33 2.2.1 BBU3900..................................................................................................40 2.2.2 RRU3908..................................................................................................41 2.3 Абонентское оборудова-ние......................................................................42 3 Расчетная часть 44 3.1 Расчет пропускной способности 44 3.2 Расчет количества потенциальны абонентов 47 3.3 Анализ радиопокрытия 49 3.4 Проектируемая схема организации связи сети LTE в пгт. Мари-Ту-рек.......................................................................................................................54 3.5 Расположение базовых станций в городе и архитектура сети.............58 4 Охрана труда, техника безопасности и экологическая безопасность проекта....................................................................................................................59 4.1 Биологическое действие СВЧ излучения. Методы защиты от СВЧ излуче-ния…...............................................................................................................59 4.1.1 Организационный метод защиты от электромагнитного излучения ..............................................................................................................61 4.1.2 Метод защиты расстояни-ем..................................................................63 4.2 Техника безопасности при установке ан-тенн….....................................65 4.2.1 Грозозащита антенн...................................................................................67 4.3 Расчет защиты антенны от молнии с помощью одиночного молние-отво-да..........................................................................................................................67
Список литературы

1. Вишневский, В. М. Энциклопедия WiMAX. Путь к 4G / В. М. Вишневский, С. Л. Портной., И. В. Шахнович– М.: Техносфера, 2009. – 471с. 2. Гельгор, А. Л. Технология LTE мобильной передачи данных: учебное пособие. / А. Л. Гельгор – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. – 204 с. 3. Кааранен, Х. Сети UMTS. Архитектура, мобильность, сервисы. / Х. Кааранен, А. Ахтиайнен, Л. Лаитинен – М.: Техносфера, 2007. – 464 с. 4. . Сети мобильной связи LTE: технология и архитектура. / В. О. Тихвинский, Терентьев С. В., Юрчук А. Б. – М.: Эко-Трендз, 2010. – 284 с. 5. Huawei Technologies Co., Ltd. Электрон. дан. – Режим доступа: http://enterprise.huawei.com/ru. - Дата обращения 5.05.2016. 6. ООО «ОРГТОРГ» Электрон. дан. – Режим доступа: http://www.orgtorg.webdirect.ru . – Дата обращения 30.04.2016. 7. Farooq Khan. LTE for 4G Mobile Broadband. Air Interface Technolo-gies and Perfomance. / Farooq Khan – Cambridge University Press, 2009. – 506 с. 8. Harri Holma, LTE for UMTS. OFDMA and CS-FDMA Based Radio Access. / Harri Holma, Antti Toskala. – John Wiley Ltd, 2009. – 232 с. 9. Печаткин, А. В. Системы мобильной связи. Часть 1. Принципы ор-ганизации, функционирования и частотного планирования систем мобиль-но связи. / А. В. Печаткин,– РГАТА, Рыбинск, 2008. – 430 с. 10. Stefania Sesia. LTE. The UMTS Long Term Evilution. From Theory to Practice./ Stefania Sesia – John Wiley Ltd, 2009. – 648 с. 11. Бейли, Д., Волоконная оптика, теория и практика. / Д. Бей-ли, Э Райт. – М.: Кудиц – Пресс, 2008. – 325 с. 12. ГОСТ 464-79, «Заземления для стационарных установок провод-ной связи, радиорелейных станций, радиотрансляционных узлов и антенн систем коллективного приема телевидения». 13. РД 45.162-2001. Комплексы сетей сотовой и спутниковой подвиж-ной связи общего пользования. 14. Бабаков, В. Ю. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование. Учебное пособие для ВУЗов. / В. Ю. Бабаков, Вознюк М. А., Михайлов П. А. – М: Горячая линия – Телеком, 2007. – 536 с. 15. Севастьянов, Б. В. Учебно-методическое пособие для выполнения раздела «Безопасность и экологичность проекта» в дипломном проектиро-вании. / Б.В. Севастьянов, Е. Б. Лисина. - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2002. – 61 с. 16. 3GPP TS 36 104: "E-UTRA Base Station (BS) radio transmission and reception" (Release 9). April 2011. – 106 с. 17. 3GPP TS 25.996: "Spatial channel model for Multiple Input Multiple Output (MIMO) simulations" (Release 9). December 2009. – 85 с. 18. Гольдштейн, Б. С. Сети связи: Учебник для ВУЗов. / Б. С. Голь-дштейн, Н. А., Соколов, Г. Г. Яновский– СПб.: БХВ – Петербург, 2010. – 225 с. 19. Белов, С. В. Безопасность жизнедеятельности. / С. В. Белов – М.: Высшая школа, 2007. - 616 с. 20. Волков, А. Н. UMTS. Стандарт сотовой связи третьего поколения / А. Н. Волков, А. Е. Рыжков, М. А. Сиверс. — СПб. : Издательство "Линк", 2008. — 224 с. 21. Макаров, С. Б. Телекоммуникационные технологии: введение в технологии GSM : учеб. пособие для высш. учеб. заведений / С. Б. Мака-ров, Н. В. Певцов, Е. А. Попов, М. А. Сиверс. — М. : Издательский центр "Академия", 2006. — 256 с. 22. Солонина, А. И. Основы цифровой обработки сигналов. Курс лек-ций / А. И. Солонина, Д. А. Упахович, С. М. Арбузов, Е. Б. Соловьёва. — СПб. : БХВ — Петербург, 2005. — 768 с. 23. Дальман, Э. Радиоинтерфейс LTE в деталях. / Э. Дальман, А. Фу-рускар, И. Ядинг – Сети и Системы связи, 2008. – 80 с. 24. Скрынников, В. Г. - Радиоподсистемы UMTS/LTE. Теория и прак-тика. / В. Г. Скрынников – М.: Техносфера, 2009. – 864 с. 25. Варукина, Л. А. Технология MIMO в системах LTE/ Л. А. Варуки-на. – Электросвязь. – 2009. - № 11. - С. 52-55.
Отрывок из работы

1 Анализ существующей сети связи в пгт. Мари-Турек Пгт. Мари-Турек расположен на реке Туречка на северо-западе рай-она, в 33 км к юго-востоку от Сернура и в 105 км к востоку от Йошкар-Олы (по дороге 125 км). Ближайшие железнодорожные станции — Йош-кар-Ола (125 км) и Арск (101 км). От посёлка отходят автодороги: на се-веро-запад в Сернур (на Йошкар-Олу, Советск), на юго-восток в Балтаси (на Арск, Казань, Вятские Поляны), на восток в Мари-Билямор. К посёл-ку примыкают на севере деревни Энгербал, Верхний Турек, на юге — Нижний Турек. На рисунке 1.1 представлен снимок пгт. Мари-Турек со спутника Google. 1.1 Технология, реализованная в городе Мари-Турек Прежде всего, чтобы предлагаемые услуги в проектируемой сети имели актуальность и были конкурентоспособными, необходимо в начале проектирования проанализировать существующую сеть связи. Необходимо: • определить действующих операторов связи; • узнать набор предоставляемых ими услуг; • выяснить технологии, на основе которых действующие операто-ры предоставляют свои услуги абонентам сети. Оператором, который предоставляет услуги широкополосного до-ступа в городе Мари-Турек, является компания “ Ростелеком”. Открытое акционерное общество «Ростелеком» – крупнейший опе-ратор стационарной связи Российской Федерации, оказывающий широкий спектр услуг связи и обеспечивающий доступ к мировым информационным ре-сурсам частным клиентам, бизнес-структурам и государственным органам. Оператор связи «Ростелеком» весь перечень услуг предоставляет абонентам посредством технологии 3G, которая была полностью реализуема в го-роде Мари-Турек. Зону покрытия 3G можно увидеть на картинке 2.4. Рисунок 1.2 – зона покрытия 3G в пгт. Мари-Турек Вывод к разделу Пгт. Мари-Турек в которой отсутствуют существующие телекомму-никационные объекты, поэтому задача внедрения технологии широкопо-лосного беспроводного доступа на базе современных стандартов чет-в?ртого поколения, является актуальной, а предоставляемые такой сетью услуги будут востребованы большим количеством абонентов. Таким об-разом, требуется разработать структуру сети связи, выбрать оборудова-ние и подтвердить правильность проектных решений расчетами. 1.2 Разработка требований к проектируемой сети 1.2.1 Определение перечня предоставляемых услуг В проектируемой сети связи предполагается предоставление следующих услуг: • пакетная передача речи; • передача Интернет-файлов; • доставка электронной почты; • передача мультимедийных сообщений; • мультимедийное вещание, включающее в себя потоковые услуги, услуги по загрузке файлов, • телевизионные услуги; • потоковое видео; • VoIP и высококачественные видеоконференции; • онлайн-игры через мобильные и фиксированные терми-налы различных типов; • мобильные платежи с высокой передачей реквизитов и идентификационной информации. Высокоскоростной доступ в Интернет Обеспечивается с помощью ряда технологий, которые позволя-ют пользователям отправлять и принимать информацию в го-раздобольших объемах и с гораздо более высокими скоростями, чем в случае получившего широкое распространение в настоящее время досту-па в Интернет по обычным телефонным линиям. Широкополосный до-ступ обеспечивает нетолько высокую скорость передачи данных, но и непрерывное подключение к Интернету (без необходимости уста-новления коммутируемого соединения) и так называемую «двусторон-нюю» связь, т. е. возможность как принимать («загружать»), так и пе-редавать («сгружать») информацию на высоких скоростях. Широкополосный доступ не только обеспечивает богатство инфор-мационного наполнения («контента») и услуг, но и способен преобразить весь Интернет как в плане предлагаемого Сетью сервиса, так и в плане ее использования. Для предоставления широкополосного доступа в Интернет могут ис-пользоваться множество различных носителей и технологий передачи данных. К ним относятся кабельная связь, усовершенствованный теле-фонный сервис под названием «цифровая абонентская линия» (Digital Subscriber Line, DSL), спутниковая связь, фиксированный беспроводный доступ и другие. Несмотря на то, что многие (хотя и не все) учреждения и коммерче-ские организации уже имеют широкополосный доступ в Интернет, до сих пор не решена проблема предоставления широкополосного доступа на отрезке линии связи, ведущем непосредственно в дома пользователей (так называемая «последняя миля»). В настоящее время ряд конкурирующих телекоммуникационных компаний разрабатывают, внедряют и реклами-руют специфические технологии и услуги, предназначенные для предо-ставления широкополосного доступа широким слоям населения. IP-телефония VoIP (англ. Voice over Internet Protocol; IP-телефония) — система связи, обеспечивающая передачу речевого сигнала по сети Интернет или по любым другим IP-сетям c коммутацией пакетов. Сигнал по каналу связи пе-редается в цифровом виде и, как правило, перед передачей преобразовы-вается (сжимается) с тем, чтобы удалить избыточность. Возможность передачи голосовых сообщений через сеть с пакетной коммутацией впервые была реализована в 1993 году. Данная технология получила название VoIP (Voice over IP). Одним из частных приложений данной технологии является IP-телефония — услуга по передаче теле-фонных разговоров абонентов по протоколу IP. Основными преимуществами технологии VoIP является сокращение требуемой полосы пропускания, что обеспечивается уч?том статистиче-ских характеристик речевого трафика: • блокировкой передачи пауз (диалоговых, слоговых, смыс-ловых и др.), которые могут составлять до 40-50 % времени занятия ка-нала передачи; • высокой избыточностью речевого сигнала и его сжатием (без потери качества при восстановлении) до уровня 20-40 % исходного сиг-нала. Трафик VoIP критичен к задержкам пакетов в сети, но обладает то-лерантностью (устойчивостью) к потерям отдельных пакетов. Так, потеря до 5 % пакетов не приводит к ухудшению разборчивости речи. При передаче телефонного трафика по технологии VoIP должны учитываться ж?сткие требования стандарта ISO 9000 к качеству услуг, характеризующие качество установления соединения, определяе-мое в основном быстротой установления соединения и качество со-единения, показателем которого являются сквозные (воспринимае-мые пользователем) задержки и качество воспринимаемой речи. Технология VoIP реализует задачи и решения, которые с помощью технологии PSTN реализовать будет труднее, либо дороже. Данная технология имеет возможность передавать более чем один телефонный звонок в рамках высокоскоростного телефонного подключения. Поэтому технология VoIP используется в качестве простого способа для добавления дополнительной телефонной линии дома или в офисе. Такие услуги как конференция, переадресация звонка, автоматический перенабор, определение номера звонящего предоставляются бесплатно или почти бесплатно, тогда как в традиционных телекоммуникационных компаниях обычно выставляют счет за дополнительную плату. Также в рамках данной технологии осуществляются безопасные звонки со стандартизованным протоколом (такие как Secure Real-time Transport Protocol). Большинство трудностей для включения безопасных телефонных соединений по традиционным телефонным линиям, такие как оцифровка сигнала, и передача цифрового сигнала, уже решены в рамках технологии VoIP. Необходимо лишь произвести шифрование сигнала и его иден-тификацию для существующего потока данных. Технология VoIP характеризуется независимостью от местораспо-ложения. Нужно только интернет соединение для подключения к провай-деру VoIP. Например, операторы центра звонков (call center) с помощью VoIP телефонов могут работать из любого офиса, где есть в наличии эф-фективное быстрое и стабильное интернет подключение. Также доступна интеграция через интернет, включая видео-звонок, обмен сообщениями и данными во время разговора, аудио конференции, управление адресной книгой, и получение информации о том, доступны ли для звонка какие-то другие абоненты (коллеги или друзья). Дополнительные телефонные свойства, такие как маршрутизация звонка, всплывающие окна, альтернативный GSM-роуминг и внедрение IVR – легче и дороже внедрить и интегрировать. Тот факт, что телефон-ный звонок находится в той же самой сети передачи данных, что и персо-нальный компьютер пользователя, открывает путь ко многим новым воз-можностям. Дополнительно имеется возможность подключения прямых номеров в любой стране мира. 1.2.2 Описание технологии широкополосного радиодо-ступа LTE Разработка первой фазы стандарта LTE (Long Term Evolution) была завершена к 2008 г. Ей предшествовало развитие технологии HSPA (High Speed Packet Access) в стандарте UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)и появление стандарта широкополосного бес-проводного радиодоступа IЕЕ 802.16е — мобильного WiMAXa. В LTE, как и в WiMAX, на физическом уровне применена технология OFDM, а из HSPA UMTS взято адаптивное управление пакетной передачей в ре-альном времени с использованием техноло- гии HARQ, многие протоко-лы уровней L2 и L3. Поэтому LTE является развитием стандартов 3GPP на пути к стандартам 4-го поколения. Главное отличие стандарта LTE от UMTS состоит в резком увеличении рабочей полосы от 5 (3,84) МГц в UMTS до 10 — 20 МГц в LTE, что и обуславливает увеличение скоростей передачи во много раз. Спецификации LTE впервые появляются в Rel.8 3GPP, развиваясь далее в Rel.9. В настоящее время завершилась работа над Rel.10 LTE-A (LTE-Advanced), где максимальная сквозная пропуск-ная способность возрастает с 200 до 800 Мбит/с. Рисунок 2.1 – архитектура интегральной сети UMTS и GSM Сети LTE ориентированы на использование глобальной пакетной се-ти GERAN/UMTS, для организации иглобального роуминга. На рисунке 2.1 изображена структура сети GERAN/UMTS. Ее отличительной чертой является применение универсальных интерфейсов Iu для связи ядра сети с обеими подсистемами радиодоступа: GERAN и UTRAN. Следует также отметить, что при па-кетной передаче в пользовательской плоскости интерфейсы Gn и Iu (PS) построены как туннельные соединения. Технологии высокоскоростной пакетной передачи, предлагаемые в 3GPP Rel.7, получили название HSPA+. В HSPA+ пиковая скорость вниз может быть увеличена до 28,8 Мбит/с при применении многоантенных систем (технология MIMO), а вверх до скорости 11,5 Мбит/с. В Rel.6 В = 10,8 Мбит/с при Rкода =3/4 и модуляции 16-КАМ, а при Rкода = 1 В = 14,4 Мбит/с. В Rel.7 добавлена моду-ляция 64-КАМ, что позволяет уве-личить скорость передачи в 1,5 раза. При переходе от 4-ФМ к 16-КАМ требования к отношению сигнал/помеха при приеме сигнала возрастают на 6 дБ, и при переходе от 16-КАМ к 64-КАМ еще на 6 дБ. Применение многоантенных систем позволяет реализовать следую-щие технологии: - разнесенный прием (одна передающая антенна и несколько приемных); - пространственно-временное кодирование (несколько передающих антенн и одна или несколько приемных); - пространственное мультиплексирование (несколько пе-редающих и несколько приемных антенн). Последние 2 технологии реализованы в структурах MIMO (multiple input — multiple output). MIMO (англ. Multiple Input Multiple Output) - технология переда-чи данных с помощью N антенн и их при?ма М антеннами. Передаю-щие и при?мные антенны разнесены настолько, чтобы достичь слабой корреляции между соседними антеннами. На рисунке 2.2 представлена структура технологии MIMO. Рисунок 2.2 – структура технологии MIMO Технология MIMO состоит в применении нескольких передающих и при?мных антенн как на базовой станции, так и на устройстве абонента. MIMO применяется для увеличения пропускной способности радиоканала. При этом число при?мных и передающих антенн должно быть одинаковым. Повышение отношения сигнал/шум в том случае, когда на передачу используется больше антенн, чем на прием, или наоборот. Тем самым улучшается покрытие сети. MIMO является основным методом, который используется для увеличения системной скорости данных. Для его реализации в конструкцию абонентского терминала следует добавить, по крайней мере, еще один трансивер и антенну. В системах LTE на РНУ уровне, как на базовой станции, так и на пользовательском терминале (UE) с целью достижения устойчивости и увеличения скорости данных в прямом канале могут применяться несколько трансиверов. Например, в случае тяжелых условий распространения при низком уровне сигнала, когда условия многолучевого распространения требуют увеличения передаваемой мощности, на приеме используется метод суммирования максимального отношения (MRC). Согласно методу MRC сигнал принимается двумя (или большим числом) отдельных пар антенна/трансивер. Важно, чтобы антенны были раздельными, поскольку при этом импульсные характеристики принимаемых ими сигналов не совпадают. В процессоре основной полосы вводится компенсация для каждого из принимаемых сигналов, прежде чем они будут просуммированы для получения одного композитного принимаемого сигнала. При уммировании по данному методу принимаемые сигналы складываются в процессоре основной полосы когерентно. Тепловые же шумы для каждого из трансиверов являются некоррелированными. Таким образом, линейное суммирование компенсированных по фазе и амплитуде сигналов в процессоре основной полосы приводит в двухканальном риемнике MRC в условиях ограниченного шума к увеличению SNR неменее чем на 3 дБ. Кроме улучшения SNR за счет суммирования, приемники, работающие о методу MRC, более устойчивы к частотно-селективным федингам. Физическая раздельность приемных антенн приводит к различию импульсных характеристик их каналов приема. В присутствии частотно-избирательных замираний статистически маловероятно, что данная поднесущая будет испытывать глубокие замирания сразу в обоих каналах приема. Таким образом, вероятность глубоких частотно-избирательных федингов в суммарном сигнале существенно уменьшается. Метод MRC улучшает степень надежности (готовности) линии связи, но не позволяет увеличить номинальную скорость данных. При использовании метода MRC данные передаются одной антенной, а принимаются двумя или большим числом приемников, поэтому MRC – это скорее метод разделенного приема, т. е. обычный метод Antenna Diversity. И наоборот, технология MIMO озволяетувеличитьсистемную скорость данных. Такое увеличение достигается за счет использования нескольких антенн, как на стороне приема, так и на стороне передачи. Для успешного приема сигналов по технологии MIMO, приемник должен определить импульсную характеристику канала для каждой из передающих антенн. В системе LTE импульсная характеристика канала определяется путем последовательной передачи каждой из передающих антенн известных опорных сигналов. Для системы 2x2 MIMO определяются одна общая или четыре отдельных канальных импульсных характеристики (C1, C2, C3 и C4). Нужно заметить, что пока одна передающая антенна передает опорный сигнал, другая не используется. Как только импульсная характеристика канала определяется, начинается независимая передача данных обеими антеннами. Линейная комбинация двух потоков данных на двух приемных антеннах приводит к системе из двух уравнений с двумя неизвестными, решить которую невозможно для отдельных оригинальных потоков данных. В LTE используется модуляция по технологии множественного доступа с одной несущей частотой (SC-FDMA) (для Uplink передачи данных) и по технологии ортогонального частотного мультиплексирования (OFDM) (для Downlink передачи данных). Рисунок 2.3 - Структура SC-FDMA Множественный доступ в нисходящем канале LTE достигается за счет применения тщательно доработанной версии OFDM, получившей название множественного доступа с ортогональным разделением частот (OFDMA). Данный метод позволяет закреплять отдельные поднесущие за разными пользователями, что облегчает обслуживание многих абонентов, работающих с низкими скоростями, а также позволяет использовать частотные скачки для смягчения эффектов узкополосного многолучевого распространения. SC-FDMA представляет собой гибридную схему передачи, которая сочетает низкие значения PAR, присущие системам с одной несущей, таким как GSM и CDMA, с большой длительностью символа и гибким распределением частот OFDM. На рисунке 2.4 представлен принцип генерации сигнала SC-FDMA. Рисунок 2.4 - Структурная схема генерации сигнала SC-FDMA В случае SC-FDMA символы данных передаются последовательно. Поскольку в данном примере используются четыре поднесущих, за один период символа SC-FDMA передаются четыре символа данных. Период символа SC- FDMA имеет ту же длину, что и символ OFDMA, т.е. 66,7 мкс. В связи с повышением скорости следования символов для их передачи требуется более широкая полоса. В результате каждый символ занимает в спектре 60 кГц, а не 15 кГц, как было в случае более медленных символов, используемых в OFDMA. После передачи четырех символов данных вставляется CP. На рисунке 2.5 представлена схема создания символа SC-FDMA во временной области. Рисунок 2.5 - Создание символа SC-FDMA во временной области После создания одного символа SC-FDMA во временной области следующим шагом является представление его в частотной области с помощью дискретного преобразования Фурье. Частота дискретизации ДПФ выбирается таким образом, чтобы форма одного символа SC-FDMA во временной области полностью представлялась M бинами ДПФ, отстоящими друг от друга на 15 кГц, причем каждый бин представляет одну поднесущую спостоянной амплитудой и фазой в течение одного периода символа SC-FDMA равного 66,7 мкс. При этом всегда существует однозначное соответствие между числом символов данных, передаваемых за один период символа SC-FDMA, и числом создаваемых бинов ДПФ, которое, в свою очередь, равно числу занимаемых поднесущих. Стойкость к многолучевому распространению процесса демодуляции OFDMA обусловлена большой длиной символов данных, которые накладываются непосредственно на отдельные поднесущие. Стойкость к разбросу задержки обусловлена именно постоянной природой каждой поднесущей, а не постоянством символов данных. Для завершения генерации сигнала SC-FDMA выполняются те же операции, что и для OFDMA. Обратное БПФ преобразует смещенный по частоте сигнал во временную область, а затем добавление CP обеспечивает свойственную OFDMA фундаментальную стойкость к многолучевому распространению. Задачей технологии LTE является создание архитектуры пакетного радиодоступа для сетей сотовой связи и беспроводного доступа на уровне стандарта WiMAX. Основные сведения о технологии LTE размещены в спецификациях E-UTRA. Сети LTE по версии Rel.8 поддерживают скорости передачи вниз до 100 Мбит/с и вверх до 50 Мбит/с в полосе 20 МГц, снижают задержки в плоскости управления до 50—100 мс при переходе из спящего или неактивного режима в режим выделенного канала, позволяют обслуживать до 200 активных абонентов в соте. В LTE реализованы задачи эволюции системной рхитектурыSAE (System Architecture Evolution) при передаче пакетного трафика. Архитектура E-UTRAN представлена на рис. 2.6 [10]. Она включает в себя ядро пакетной сети ЕРС (Evolved Packet Core), модернизированные eNB и интерфейсы S1 и Х2. Рисунок 2.6 – Базовая архитектура сети E-UTRAN ЕРС состоит из шлюзов доступа, которые для обслуживаемых ими eNB и абонентских устройств становятся S-GW (Serving Gateway). eNB аккумулируют функции существующих Node В и контроллеров RNC, касающиеся обработки пакетного трафика и выделения канального ресурса. В E-UTRAN выдержан принцип логического разделения транспортных сетей передачи данных и сигнализации. Подуровни L2 SCTP (Stream Control Transmission Protocol) и IP поддерживают стандартный транспорт для передачи сигнальных сообщений. В частности, SCTP обеспечивает надежность передачи и последовательность доставки сообщений. Ядро сети ЕРС (Evolved Packet Core) состоит из обслуживающего шлюза S-GW (Serving Gateway), шлюза для выхода на пакетные сети P-GW (Packet DataNetwork Gateway), структуры управления по протоколу Mobility Management ММЕ (Mobility Management Entity), связанной с S-GW и eNodeB сигнальными интерфейсами. На рис. 2.7 соединения для передачи данных показаны толстыми линиями, сигнальные соединения — тонкими сплошными. Пунктиром обозначены сигнальные соединения к опциональным ункциональным узлам: другим ММЕ и PCRF (Policy and Charging Resource Function). ММЕ имеет прямой выход на домашний сервер HSS (Home Subscriber Server), выполняющий функции HLR сетей GERAN/UMTS. Рисунок 2.7 – Структура сети LTE Рассмотрим взаимодействие узла базовых станций eNB с элементами ядра сети LTE [10]. eNB объединяет в себе функции базовых станций и контроллеров сетей 3-го поколения: - обеспечивает передачу трафика и сигнализации по радиоканалу, - управляет распределением радиоресурсов, - обеспечивает сквозной канал трафика к S-GW, - поддерживает синхронизацию передач и контролирует уровень помех в - обеспечивает шифрацию и целостность передачи по радиоканалу, - выбирает ММЕ и организует сигнальный обмен с ним, - производит сжатие заголовков IР-пакетов, - поддерживает услуги мультимедийного вещания, - при использовании структуры с усилителями мощности на антенной мачте организует управление антеннами по специальному интерфейсу Iuant. Интерфейс S1, как показано на рис. 2.12, поддерживает пе-редачу данных с S-GW и сигнализации через ММЕ. Отметим, что eNB может иметь соединения с несколькими S-GW (рис. 2.5). Интерфейсы Х2 используют для организации хэндоверов между соседними базовыми станциями, в том числе и при балан-сировке нагрузки между ними. При этом интерфейсы Х2 могут быть логическими, т.е. для их организации не обязательно реаль-ное физическое соединение между eNB. В функции обслуживающего шлюза S-GW входит: - маршрутизация передаваемых пакетов данных, - поддержка качественных показателей (QoS) предоставляе-мых услуг, - буферизация пакетов для UE, пребывающих в состоянии Idle Mode, - предоставление учетных данных для тарификации и - оплаты выполненных услуг. S-GW является якорной структурой, обеспечивающей мобильность абонентов. Каждую работающую UE обслуживает определенный S-GW, находящийся в визитной сети. Теоретически UE может быть связана с несколькими пакетными сетями; тогда е? будут обслуживать несколько серверов S-GW. Шлюз для выхода на пакетные сети P-GW организует точку доступа к внешним IP-сетям. Соответственно P-GW является якорным шлюзом для обеспечения трафика. Если абонент имеет статический IP-адрес, то P-GW его активизирует. В случае, если абонент должен получить на время сеанса связи динамический IP-адрес, Р- GW запрашивает его с сервера DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) или сам выполняет необходимые функции DHCP, после чего обеспечивает доставку IP-адреса абоненту. В состав P-GW входит PCEF (Policy and Charging Enforcement Function), который обеспечивает качественные характеристики услуг на внешнем соединении через интерфейс SGi и фильтрацию пакетов данных. Шлюз P-GW обычно находится в домашней сети абонента, хотя это не является обязательным. При обслуживании абонента в домашней сети функции P-GW и S-GW могут выполнять как два разных, так и одно устройство. Интерфейс S5 представляет собой туннельное соединение GPRS или Proxy Mobile IPv6 [12]. Если P-GW и S-GW находятся в разных сетях (например, при обслуживании абонента в роуминге), то интерфейс S5 заменяют интерфейсом S8. Управляющий блок ММЕ прежде всего поддерживает выполнение процедур протокола Mobility Management: обеспечение безопасности работы в сети при подключении UE и выбор S-GW, P-GW. ММЕ связан с HSS своей сети посредством интерфейса S6a. Интерфейс S10, соединяющий различные ММЕ, позволяет обслуживать UE при перемещениях абонента, а также при его нахождении в роуминге. Policy and Charging Resource Function (PCRF) по сути представляет собой управляющий сервер, обеспечивающий централизованное управление ресурсами сети, учет и тарификацию предоставляемых услуг. Как только появляется запрос на новое активное соединение, эта информация поступает на PCRF. Он оценивает имеющиеся в его распоряжении ресурс сети и направляет в PCEF шлюза P-GW команды, устанавливающие требования к качеству услуг и к их тарификации [13].
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Информационные технологии, 50 страниц
1250 руб.
Дипломная работа, Информационные технологии, 88 страниц
2000 руб.
Дипломная работа, Информационные технологии, 86 страниц
2150 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg