Модернизация сотовой сети стандарта GSM с применением технологий GPRS и EDGE

1. ОБЗОР СТАНДАРТА GSM/GPRS
Прежде чем приступить к изучениюструктуры и особенностей GPRS-сети, ознакомимся с технологией GSM, посколькувозможности высокоскоростной передачи данных являются ее органичнымдополнением. Коснемся некоторых организационных и исторических аспектов. Вначале 80-х гг. в Европе функционировало множество несовместимых национальныхсистем сотовой связи, что крайне негативно отражалось на стоимостиоборудования, делая невозможным ее снижение за счет массовости производства. В1982 г. в рамках организации Conference of European Posts and Telegraphs (CEPT)была образована рабочая группа под названием Groupe Special Mobile (GSM),главными задачами которой стали удешевление оборудования, повышение качествасвязи, поддержка международного роуминга и достижение совместимости с (ISDN)Integrated Services Digital Network — цифровая сеть с интеграцией функций,позволяет осуществлять высокоскоростные передачи голосовых данных, информацииили видео посредством существующих линий инфраструктуры. К началу 90-х GSM была передана под юрисдикцию European Telecommunication Standards Institute (ETSI). Коммерческое внедрение разработаннойтехнологии началось с середины 1991 г., со временем одна из разновидностейэтого стандарта получила распространение и в Северной Америке, а аббревиатуруGSM стали толковать, как Global System for Mobile. В Европе для восходящего инисходящего потоков соединения с мобильным терминалом используются диапазонычастот 890-915 MHz и 935-960 MHz. Доступ осуществляется по комбинированнойметодике TDMA/ FDMA. В частотном диапазоне шириной 25 MHz размещается 124несущих, разделенных промежутками в 200 kHz. Каждая базовая станция привязана кодной или более частотам. В свою очередь передача данных выполняется сразделением по времени. Информация упаковывается в фреймы TDMA, состоящие из 8элементов длительностью около 0,577 мс, так называемые временные слоты.Структура данных, размещенная в рамках такого слота, называется (пакет). Такимобразом, одна несущая обслуживает сразу несколько логических каналов, каждомуиз них отводится определенное количество слотов. Каналы делятся на присвоенные,доступ к которым может иметь только один конкретный мобильный терминал, иобщие, или управляющие, доступные всем устройствам в режиме ожидания. Передачаданных осуществляется через Traffic Channel (TCH). Он относится к первой группеи использует в качестве минимальной структурной единицы мультифреймдлительностью 120 мс, состоящий из 26 фреймов. Для упрощения электроникитерминалов мультифреймы восходящего и нисходящего потоков передаютсяпоследовательно и разделены во времени паузой, равной трем слотам. Это означаетневозможность полнодуплексного соединения в сетях GSM. Согласно техническимспецификациям, различают следующие разновидности каналов TCH: голосовые — 14,4Kbps, данных — 9,6 Kbps, 4,8 Kbps и 2,4 Kbps, а также СВСН — Cell BroadcastChannel. Скорости 14,4 Kbps для данных удается достичь только за счет удалениязаголовочной структуры блоков TCH и специальных алгоритмов коррекции ошибок.Так как GSM является цифровой сетью, для передачи не голосовых данных нетребуется отдельного модема.
Для инициирования вызовов и прочейслужебной информации предназначены управляющие каналы (Control Channels),оперирующие мультифреймами из 51 фрейма. Мобильный терминал может использоватьобщий канал не только в режиме ожидания, но и во время передачи данных по ТСН.Есть несколько типов таких каналов, в том числе:
· Broadcast ControlChannel (ВССН) — однонаправленный канал, по которому постоянно передаетсяинформация о параметрах и конфигурации базовой станции;
· FrequencyCorrection Channel (FCCH) и Synchronisation Channel (SCH) — используются присинхронизации терминалов с временными параметрами логических каналов;
· Random AccessChannel (RACH), Paging Channel (PCH) — отвечают за инициализацию исходящих ивходящих вызовов;
· Access GrantChannel (AGCH) -обслуживает процедуры присваивания канала.
Разнообразие назначений каналоввызвало появление четырех разновидностей элементарной структуры данных (burst):
· Normal(нормальная) — общей длиной 156 бит, содержит 114 бит полезных данных;
· F-burst и S-burst- с иной структурой, но той же длины, используются в каналах FCCH и SCH;
· Access burst — более короткая, предназначена для канала RACH.
Для передачи цифровых данных черезаналоговый радиоканал используется метод гауссовой модуляции с минимальнымсдвигом (Gaussian Minimum Shift Keying, GMSK). Теоретически полная пропускнаяспособность физического канала составляет около 270 Kbps. По информацииMotorola, ее оборудование реально обеспечивает 172 Kbps на одной несущей, базоваястанция поддерживает в стандартной конфигурации 6 несущих, хотя в принципе ихколичество можно увеличить до 24. Это дает нам соты (0,1-70 км) от 1 Mbps до 4Mbps (если методы увеличения числа несущих не приводят к уменьшению удельнойпропускной способности). Частично нейтрализовать влияние аномальных “провалов”,возникающих на отдельных участках спектра в результате многопутевогораспространения сигналов с появлением отражений, удается периодической сменойчастоты (frequency hopping). Каждый следующий фрейм передается на другойчастоте, при этом в секунду выполняется 217 скачков. Схема, по которойосуществляются скачки, постоянно транслируется базовой станцией по каналу ВССН.Несмотря на заявленную совместимость с ISDN, пропускная способность одного присвоенногологического канала не превышает 14 Kbps.
Что касается услуг, то здесьразработчики стандарта с самого начала стремились обеспечить совместимостьсетей GSM и ISDN (Integrated Service Digital Network) по набору предлагаемыхуслуг. Помимо привычной телефонной связи пользователю GSM предоставляютсяразнообразные услуги передачи данных. Абоненты GSM могут осуществлять обменинформацией с абонентами ISDN, обычных телефонных сетей, сетей с коммутациейпакетов и сетей связи с коммутацией каналов, используя различные методы ипротоколы доступа, например Х.25. Возможна передача факсимильных сообщений,реализуемых при использовании соответствующего адаптера для факс-аппарата.Уникальной возможностью GSM, которой не было в старых аналоговых системах,является двунаправленная передача коротких сообщений SMS (Short MessageService) — до 160 байт, передаваемых в режиме с промежуточным хранением данных.
В «цифре» удалосьреализовать дополнительные возможности, которые недоступны в аналоговыхстандартах предыдущего поколения. В основном это относится к качеству звучанияголоса собеседника (качество передачи и кодирования речи), аутентификацииабонента и автоматическому роумингу. Кроме того, это:
· использованиеSIM-карт для обеспечения доступа к каналу и услугам связи;
· шифрованиепередаваемых сообщений;
· закрытый отпрослушивания радиоинтерфейс;
· аутентификацияабонента и идентификация абонентского оборудования по криптографическималгоритмам;
· использованиеслужб коротких сообщений, передаваемых по каналам сигнализации;
· автоматическийроуминг абонентов различных сетей GSM в национальном и международном масштабе;
межсетевой роуминг абонентов GSM сабонентами сетей стандартов DCS1800, PCS1900, DECT, а также со спутниковойсистемой персональной радиосвязи Globalstar.
Хотя сам принцип сотовой связи былпридуман в Америке, первые коммерческие системы — на базе NMT — появились вЕвропе, а стандарту GSM вообще удалось выйти за пределы Европы и по сутизавоевать весь мир: по некоторым оценкам, пользователи GSM составляют свышеполовины абонентов сотовых сетей во всем мире.
GSM получил прописку на всехконтинентах и проник — в виде GSM 1800 — даже в Америку. Конечно, успех любойтехнологии определяется не только (а часто и не столько) ее техническимидостоинствами, но в случае GSM они сыграли немаловажную роль. Еще в начале 80-хгг., когда сотовая связь только-только зарождалась, европейские правительства иоператоры создали рабочую группу Group Special Mobile для разработкиобщеевропейского стандарта сотовой связи, причем с самого начала ониориентировались на цифровую связь, хотя в то время эффективных алгоритмовсжатия речи еще не было. Разработка стандарта заняла без малого десять лет, ипервые коммерческие сети появились только в самом начале 90-х гг. Однако в товремя на американском рынке доминировали аналоговые системы AMPS, а посравнению с ними GSM был гигантским шагом вперед.
Как цифровая технология, помимопередачи речи GSM может поддерживать и передачу данных. Прежде всего, этошироко доступная для абонентов GSM служба коротких сообщений (Short MessageService, SMS), причем сообщения (длиной до 160 байт) могут передаваться в обоихнаправлениях. SMS может использоваться, например, для автоматическогооповещения администратора о каких-либо событиях в сети, так как сообщения могутотправляться не только с телефона на телефон, но и через Internet. При наличиимодема сотовый телефон может использоваться для передачи файлов с компьютера идругих подобных целей. Конечно, скорость передачи при этом небольшая, да иобходится это не дешево, но для нас важно наличие принципиальной возможности,тем более что скорости увеличиваются — с 9,6 до 14,4 Кбит/с, а в скором времени- и свыше сотни килобит в секунду, а цены падают. Кроме того, в определенныхситуациях деньги отходят на второй план.
Новое поколение сотовых телефоновоснащается микроброузерами, так что их можно непосредственно использовать длячтения сообщений электронной почты, просмотра информации Web и т. п. Все этоведет к тому, что сотовые телефоны становятся такими же компонентамикорпоративной сети, как, например, PDA, тем более что некоторые производителисовмещают функции обоих в одном устройстве
Теперь рассмотрим основные элементыструктуры сети GSM. Мобильные терминалы взаимодействуют посредствомрадиоинтерфейса с подсистемой базовой станции (Base Station Sub-system),которая включает в себя два основных элемента: Base Tranceiver Station (BTS) иBase Station Controler (BSC). Первый из них — это комплекспередатчиков, определяющий элементарную соту сети. Второй — управляющееоборудование, заведующее инициализацией каналов и алгоритмом частотных скачков.Одна BSC может обслуживать сразу несколькоBTS, что позволяет разбивать зону обслуживания на более мелкие соты, обменданными между которыми происходит по стандартному интерфейсу Abis. Вообщемаксимальное использование стандартизированных протоколов необходимо, чтобы небыло зависимости операторов от одного поставщика оборудования. Все BSC-подсистемы базовой станции связаны с(NSS) Network Subsystem, где Mobileservices Switching Center (MSC), выполняет функции коммутатора как длясоединений в рамках своей зоны обслуживания, так и при взаимодействии собщественными сетями (PSTN, ISDN и т. д.). MSC в своей работепользуется услугами четырех другихкомпонентов подсистемы: Home Location Register (HLR), Visitor Location Register(VLR), Equipment Identity Register (EIR) и Authentication Center (AuC). Первые два отвечают за функции учета и контроля: HLR содержитинформацию обо всех подписчиках, зарегистрированных в сети оператора, а VLRоперирует подмножеством данных из HLR (сведения о пользователях, в настоящиймомент находящихся в зоне ответственности определенного MSC). Другие дварегистра обеспечивают хранение различных идентификционных данных: EIR — описывает все зарегистрированные в сети мобильные терминалы согласно региструInternational Mobile Equipment Identity (IMEI), AuC — содержит базу секретныхключей SIM-карт подписчиков.
Обмен данными между всемикомпонентами сетевой подсистемы регламентируется стандартом Signalling System7. Необходимо отметить, что большинство производителей интегрирует VLR с MSC.
Основная идея General Packet RadioService состоит в максимальном использовании пакетной идеологии современныхцифровых сетей. Учитывая опыт Internet-коммуникаций, легко понять, что передачаданных в подобной среде обычно носит неравномерный, взрывной характер.Коммутация на уровне пакетов позволяет гибко регулировать доступнуюпользователю пропускную способность в зависимости от текущей нагрузки на сеть,а значит, более эффективно использовать радиочастотные ресурсы. Согласнометодике GPRS, каждый мобильный терминал может занять под свои данные болееодного логического канала, соответственно наращивая пропускную способностьсоединения по формуле: 14,4 Kbps x колво каналов. Выделение радиоресурсов дляпередачи пакета будет происходить достаточно быстро, задержка не должнапревышать 1 секунды. Таким образом, создается иллюзия постоянного подключения ксети.
К тому же, введение GPRS будетспособствовать более бережливому и рациональному распределению радиочастотногоресурса, можно сказать, что «пакеты» данных предполагается передаватьодновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании несколькихканалов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. Итолько в паузах — голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными,так что скорость передачи информации определяется не только возможностямисетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети. Подчеркну, что вGPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком — и это основноекачественное отличие новой технологии от используемых ныне.

2. ЦИФРОВАЯ СОТОВАЯ СИСТЕМА ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИСТАНДАРТА GSM
 
2.1 Общие характеристики стандарта GSM
В соответствии с рекомендацией СЕРТ1980 г., касающейся использования спектра частот подвижной связи в диапазонечастот 862-960 МГц, стандарт GSM на цифровую общеевропейскую (глобальную)сотовую систему наземной подвижной связи предусматривает работу передатчиков вдвух диапазонах частот: 890-915 МГц (для передатчиков подвижных станций — MS),935-960 МГц (для передатчиков базовых станций — BTS) [1, 2].
В стандарте GSM используетсяузкополосный многостанционный доступ с временным разделением каналов (NB ТDМА).В структуре ТDМА кадра содержится 8 временных позиций на каждой из 124 несущих.Для защиты от ошибок в радиоканалах при передаче информационных сообщенийприменяется блочное и сверточное кодирование с перемежением. Повышениеэффективности кодирования и перемежения при малой скорости перемещенияподвижных станций достигается медленным переключением рабочих частот (SFH) впроцессе сеанса связи со скоростью 217 скачков в секунду. Для борьбы синтерференционными замираниями принимаемых сигналов, вызванными многолучевымраспространением радиоволн в условиях города, в аппаратуре связи используютсяэквалайзеры, обеспечивающие выравнивание импульсных сигналов сосреднеквадратическим отклонением времени задержки до 16 мкс.
Система синхронизации рассчитана накомпенсацию абсолютного времени задержки сигналов до 233 мкс, что соответствуетмаксимальной дальности связи или максимальному радиусу ячейки (соты) 35 км.
В стандарте GSM выбрана гауссовскаячастотная манипуляция с минимальным частотным сдвигом (GMSK). Обработка речиосуществляется в рамках принятой системы прерывистой передачи речи (DTX),которая обеспечивает включение передатчика только при наличии речевого сигналаи отключение передатчика в паузах и в конце разговора. В качестверечепреобразующего устройства выбран речевой кодек с регулярным импульснымвозбуждением/долговременным предсказанием и линейным предикативным кодированиемс предсказанием (RPE/LTR-LTP-кодек). Общая скорость преобразования речевогосигнала — 13 кбит/с. В стандарте GSM достигается высокая степень безопасностипередачи сообщений; осуществляется шифрование сообщений по алгоритму шифрованияс открытым ключом (RSA).
В целом система связи, действующая встандарте GSM, рассчитана на ее использование в различных сферах. Онапредоставляет пользователям широкий диапазон услуг и возможность применятьразнообразное оборудование для передачи речевых сообщений и данных, вызывных иаварийных сигналов; подключаться к телефонным сетям общего пользования (PSTN),сетям передачи данных (PDN) и цифровым сетям с интеграцией служб (ISDN).Основные характеристики стандарта GSM представлены в таблице 1.
Таблица 1 — Основные характеристикистандарта GSMЧастоты передачи подвижной станции приема базовой станции, МГц 890-915 Частоты приема подвижной станции и передачи базовой станции, МГц 935-960 Дуплексный разнос частот приема и передачи, МГц 45 Скорость передачи сообщений в радиоканале, кбит/с 270, 833 Скорость преобразования речевого кодека, кбит/с 13 Ширина полосы канала связи, кГц 200 Максимальное количество каналов связи 124 Максимальное количество каналов, организуемых в базовой станции 16-20 Вид модуляции GMSK Индекс модуляции ВТ 0,3 Ширина полосы предмодуляционного гауссовского фильтра, кГц 81,2 Количество скачков по частоте в секунду 217 Временное разнесение в интервалах ТDМА кадра (передача/прием) для подвижной станции 2 Вид речевого кодека RPE/LTP Максимальный радиус соты, км до 35 Схема организации каналов комбинированная TDMA/FDMA
2.2 Структурная схема и состав оборудования сетей связи
Функциональное построение иинтерфейсы, принятые в стандарте GSM, иллюстрируются структурной схемойрис.1.1, на которой MSC (Mobile Switching Centre) — центр коммутации подвижнойсвязи; BSS (Base Station System) — оборудование базовой станции; ОМС(Operations and Maintenance Centre) — центр управления и обслуживания; MS(Mobile Stations) — подвижные станции.
Функциональное сопряжение элементовсистемы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компонентыв стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ SSN 7 (CCITT SS. N 7).
/>

Рис. 1.1 –Структурная схема сотовой системы стандарта GSM
 
Центр коммутации подвижной связиобслуживает группу сот и обеспечивает все виды соединений, в которых нуждаетсяв процессе работы подвижная станция. MSC аналогичен ISDN коммутационной станциии представляет собой интерфейс между фиксированными сетями (PSTN, PDN, ISDN ит.д.) и сетью подвижной связи. Он обеспечивает маршрутизацию вызовов и функцииуправления вызовами. Кроме выполнения функций обычной ISDN коммутационнойстанции, на MSC возлагаются функции коммутации радиоканалов. К ним относятся«эстафетная передача», в процессе которой достигается непрерывностьсвязи при перемещении подвижной станции из соты в соту, и переключение рабочихканалов в соте при появлении помех или неисправностях.
Каждый MSC обеспечивает обслуживаниеподвижных абонентов, расположенных в пределах определенной географической зоны(например, Москва и область). MSC управляет процедурами установления вызова имаршрутизации. Для телефонной сети общего пользования (PSTN) MSC обеспечиваетфункции сигнализации по протоколу SS N 7, передачи вызова или другие видыинтерфейсов в соответствии с требованиями конкретного проекта. MSC формируетданные, необходимые для выписки счетов за предоставленные сетью услуги связи,накапливает данные по состоявшимся разговорам и передает их в центр расчетов(биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые дляконтроля работы и оптимизации сети. MSC поддерживает также процедурыбезопасности, применяемые для управления доступами к радиоканалам.
MSC не только участвует в управлениивызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачиуправления, кроме передачи управления в подсистеме базовых станций (BSS).Регистрация местоположения подвижных станций необходима для обеспечениядоставки вызова перемещающимся подвижным абонентам от абонентов телефонной сетиобщего пользования или других подвижных абонентов. Процедура передачи вызова позволяетсохранять соединения и обеспечивать ведение разговора, когда подвижная станцияперемещается из одной зоны обслуживания в другую. Передача вызовов в сотах,управляемых одним контроллером базовых станций (BSC), осуществляется этим BSC.Когда передача вызовов осуществляется между двумя сетями, управляемыми разнымиBSC, то первичное управление осуществляется в MSC. В стандарте GSM такжепредусмотрены процедуры передачи вызова между сетями (контроллерами),относящимися к разным MSC. Центр коммутации осуществляет постоянное слежение заподвижными станциями, используя регистры положения (HLR) и перемещения (VLR). ВHLR хранится та часть информации о местоположении какой-либо подвижной станции,которая позволяет центру коммутации доставить вызов станции. Регистр HLRсодержит международный идентификационный номер подвижного абонента (IMSI). Ониспользуется для опознавания подвижной станции в центре аутентификации (AUC)(рис. 1.2, 1.3).
/>

Рисунок 1.2. – Состав долговременныхданных в HLR, VLR
Функциональное сопряжение элементовсистемы осуществляется рядом интерфейсов. Все сетевые функциональные компонентыв стандарте GSM взаимодействуют в соответствии с системой сигнализации МККТТ SSN 7 (CCITT SS. N 7).
Практически HLR представляет собойсправочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В нейсодержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинностиабонентов, состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведетсярегистрация данных о роуминге (блуждании) абонента, включая данные о временномидентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR.
К данным, содержащимся в HLR, имеютдистанционный доступ все MSC и VLR сети и, если в сети имеются несколько HLR, вбазе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLRпредставляет собой определенную часть общей базы данных сети об абонентах. Доступк базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или MSISDN (номеруподвижного абонента в сети ISDN). К базе данных могут получить доступ MSC илиVLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевого роумингаабонентов.
Второе основное устройство,обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, — регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижнойстанции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещенияподвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станцииBSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, онарегистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи,которая обеспечит доставку вызовов под состав временных данных, хранящихся вHLR и VLR (рис.1.3).
Практически HLR представляет собойсправочную базу данных о постоянно прописанных в сети абонентах. В нейсодержатся опознавательные номера и адреса, а также параметры подлинности абонентов,состав услуг связи, специальная информация о маршрутизации. Ведется регистрацияданных о роуминге (блуждании) абонента, включая данные о временномидентификационном номере подвижного абонента (TMSI) и соответствующем VLR.
/>
Рисунок 1.3 — Состав временныхданных, хранящихся в HLR и VLR
К данным, содержащимся в HLR, имеютдистанционный доступ все MSC и VLR сети и, если в сети имеются несколько HLR, вбазе данных содержится только одна запись об абоненте, поэтому каждый HLRпредставляет собой определенную часть общей базы данных сети об абонентах.Доступ к базе данных об абонентах осуществляется по номеру IMSI или MSISDN(номеру подвижного абонента в сети ISDN). К базе данных могут получить доступMSC или VLR, относящиеся к другим сетям, в рамках обеспечения межсетевогороуминга абонентов.
Второе основное устройство,обеспечивающее контроль за передвижением подвижной станции из зоны в зону, — регистр перемещения VLR. С его помощью достигается функционирование подвижнойстанции за пределами зоны, контролируемой HLR. Когда в процессе перемещенияподвижная станция переходит из зоны действия одного контроллера базовой станцииBSC, объединяющего группу базовых станций, в зону действия другого BSC, онарегистрируется новым BSC, и в VLR заносится информация о номере области связи,которая обеспечит доставку вызовов подвижной станции. Для сохранности данных,находящихся в HLR и VLR, в случае сбоев предусмотрена защита устройств памятиэтих регистров. VLR содержит такие же данные, как и HLR, однако эти данныесодержатся в VLR только до тех пор, пока абонент находится в зоне,контролируемой VLR.
В сети подвижной связи GSM сотыгруппируются в географические зоны (LA), которым присваивается свойидентификационный номер (LAC). Каждый VLR содержит данные об абонентах внескольких LA. Когда подвижный абонент перемещается из одной LA в другую,данные о его местоположении автоматически обновляются в VLR. Если старая иновая LA находятся под управлением различных VLR, то данные на старом VLRстираются после их копирования в новый VLR. Текущий адрес VLR абонента,содержащийся в HLR, также обновляется.
VLR обеспечивает также присвоениеномера «блуждающей» подвижной станции (MSRN). Когда подвижная станцияпринимает входящий вызов, VLR выбирает его MSRN и передает его на MSC, которыйосуществляет маршрутизацию этого вызова к базовым станциям, находящимся рядом сподвижным абонентом.
VLR также распределяет номерапередачи управления при передаче соединений от одного MSC к другому. Крометого, VLR управляет распределением новых TMSI и передает их в HLR. Он также управляетпроцедурами установления подлинности во время обработки вызова. По решениюоператора TMSI может периодически изменяться для усложнения процедурыидентификации абонентов. Доступ к базе данных VLR может обеспечиваться черезIMSI, TMSI или MSRN. В целом VLR представляет собой локальную базу данных оподвижном абоненте для той зоны, где находится абонент, что позволяет исключитьпостоянные запросы в HLR и сократить время на обслуживание вызовов.
Для исключения несанкционированногоиспользования ресурсов системы связи вводятся механизмы аутентификации — удостоверения подлинности абонента. Центр аутентификации состоит из несколькихблоков и формирует ключи и алгоритмы аутентификации. С его помощью проверяютсяполномочия абонента и осуществляется его доступ к сети связи. AUC принимаетрешения о параметрах процесса аутентификации и определяет ключи шифрованияабонентских станций на основе базы данных, сосредоточенной в регистреидентификации оборудования (EIR — Equipment Identification Register).
Каждый подвижный абонент на времяпользования системой связи получает стандартный модуль подлинности абонента(SIM), который содержит: международный идентификационный номер (IMSI), свойиндивидуальный ключ аутентификации (Ki), алгоритм аутентификации (A3).
С помощью записанной в SIM информациив результате взаимного обмена данными между подвижной станцией и сетьюосуществляется полный цикл аутентификации и разрешается доступ абонента к сети.Процедура проверки сетью подлинности абонента реализуется следующим образом.Сеть передает случайный номер (RAND) на подвижную станцию. На ней с помощью Kiи алгоритма аутентификации A3 определяется значение отклика (SRES), т.е.
SRES = Ki * [ RAND] (2.1)
Подвижная станция посылаетвычисленное значение SRES в сеть, которая сверяет значение принятого SRES созначением SRES, вычисленным сетью. Если оба значения совпадают, подвижнаястанция приступает к передаче сообщений. В противном случае связь прерывается,и индикатор подвижной станции показывает, что опознавание не состоялось. Дляобеспечения секретности вычисление SRES происходит в рамках SIM. Несекретнаяинформация (например, Ki) не подвергается обработке в модуле SIM.
EIR — регистр идентификацииоборудования, содержит централизованную базу данных для подтвержденияподлинности международного идентификационного номера оборудования подвижнойстанции (1МЕ1). Эта база данных относится исключительно к оборудованиюподвижной станции. База данных EIR состоит из списков номеров 1МЕ1,организованных следующим образом:
Белый список — содержит номера 1МЕ1,о которых есть сведения, что они закреплены за санкционированными подвижнымистанциями.
Черный список — содержит номера 1МЕ1подвижных станций, которые украдены или которым отказано в обслуживании подругой причине.
Серый список — содержит номера 1МЕ1подвижных станций, у которых существуют проблемы, выявленные по даннымпрограммного обеспечения, что не является основанием для внесения в«черный список».
К базе данных EIR получаютдистанционный доступ MSC данной сети, а также MSC других подвижных сетей. Как ив случае с HLR, сеть может иметь более одного EIR, при этом каждый EIRуправляет определенными группами 1МЕ1. В состав MSC входит транслятор, которыйпри получении номера 1МЕ1 возвращает адрес EIR, управляющий соответствующейчастью базы данных об оборудовании.
IWF — межсетевой функциональный стык,является одной из составных частей MSC. Он обеспечивает абонентам доступ ксредствам преобразования протокола и скорости передачи данных так, чтобы можнобыло передавать их между его терминальным оборудованием (DIE) сети GSM иобычным терминальным оборудованием фиксированной сети. Межсетевойфункциональный стык также «выделяет» модем из своего банкаоборудования для сопряжения с соответствующим модемом фиксированной сети. IWFтакже обеспечивает интерфейсы типа прямого соединения для оборудования,поставляемого клиентам, например, для пакетной передачи данных PAD по протоколуХ.25.
ЕС — эхоподавитель, используется вMSC со стороны PSTN для всех телефонных каналов (независимо от ихпротяженности) из-за физических задержек в трактах распространения, включаярадиоканал, сетей GSM. Типовой эхоподавитель может обеспечивать подавление винтервале 68 миллисекунд на участке между выходом ЕС и телефоном фиксированнойтелефонной сети. Общая задержка в канале GSM при распространении в прямом иобратном направлениях, вызванная обработкой сигнала,кодированием/декодированием речи, канальным кодированием и т.д., составляетоколо 180 мс. Эта задержка была бы незаметна подвижному абоненту, если бы втелефонный канал не был включен гибридный трансформатор с преобразованиемтракта с двухпроводного на четырехпроводный режим, установка которогонеобходима в MSC, так как стандартное соединение с PSTN является двухпроводным.При соединении двух абонентов фиксированной сети эхо-сигналы отсутствуют. Безвключения ЕС задержка от распространения сигналов в тракте GSM будет вызыватьраздражение у абонентов, прерывать речь и отвлекать внимание.
ОМС — центр эксплуатации итехнического обслуживания, является центральным элементом сети GSM, которыйобеспечивает контроль и управление другими компонентами сети и контролькачества ее работы. ОМС соединяется с другими компонентами сети GSM по каналампакетной передачи протокола Х.25. ОМС обеспечивает функции обработки аварийныхсигналов, предназначенных для оповещения обслуживающего персонала, ирегистрирует сведения об аварийных ситуациях в других компонентах сети. Взависимости от характера неисправности ОМС позволяет обеспечить ее устранениеавтоматически или при активном вмешательстве персонала. ОМС может обеспечитьпроверку состояния оборудования сети и прохождения вызова подвижной станции.ОМС позволяет производить управление нагрузкой в сети. Функция эффективногоуправления включает сбор статистических данных о нагрузке от компонентов сетиGSM, записи их в дисковые файлы и вывод на дисплей для визуального анализа. ОМСобеспечивает управление изменениями программного обеспечения и базами данных оконфигурации элементов сети. Загрузка программного обеспечения в память можетпроизводиться из ОМС в другие элементы сети или из них в ОМС.
NMC — центр управления сетью,позволяет обеспечивать рациональное иерархическое управление сетью GSM. Онобеспечивает эксплуатацию и техническое обслуживание на уровне всей сети,поддерживаемой центрами ОМС, которые отвечают за управление региональнымисетями. NMC обеспечивает управление трафиком во всей сети и обеспечиваетдиспетчерское управление сетью при сложных аварийных ситуациях, как например,выход из строя или перегрузка узлов. Кроме того, он контролирует состояниеустройств автоматического управления, задействованных в оборудовании сети, иотражает на дисплее состояние сети для операторов NMC. Это позволяет операторамконтролировать региональные проблемы и, при необходимости, оказывать помощь ОМС,ответственному за конкретный регион. Таким образом, персонал NMC знаетсостояние всей сети и может дать указание персоналу ОМС изменить стратегиюрешения региональной проблемы.
NMC концентрирует внимание намаршрутах сигнализации и соединениях между узлами с тем, чтобы не допускатьусловий для возникновения перегрузки в сети. Контролируются также маршрутысоединений между сетью GSM и PSTN во избежание распространения условийперегрузки между сетями. При этом персонал NMC координирует вопросы управлениясетью с персоналом других NMC. NMC обеспечивает также возможность управлениятрафиком для сетевого оборудования подсистемы базовых станций (BSS). ОператорыNMC в экстремальных ситуациях могут задействовать такие процедуры управления,как «приоритетный доступ», когда только абоненты с высокимприоритетом (экстренные службы) могут получить доступ к системе. NMC можетбрать на себя ответственность в каком-либо регионе, когда местный ОМС являетсянеобслуживаемым, при этом ОМС действует в качестве транзитного пункта между NMCи оборудованием сети. NMC обеспечивает операторов функциями, аналогичнымифункциям ОМС. NMC является также важным инструментом планирования сети, так какNMC контролирует сеть и ее работу на сетевом уровне, а, следовательно,обеспечивает планировщиков сети данными, определяющими ее оптимальное развитие.
BSS — оборудование базовой станции,состоит из контроллера базовой станции (BSC) и приемо-передающих базовыхстанций (BTS). Контроллер базовой станции может управлять несколькимиприемо-передающими блоками. BSS управляет распределением радиоканалов,контролирует соединения, регулирует их очередность, обеспечивает режим работы спрыгающей частотой, модуляцию и демодуляцию сигналов, кодирование идекодирование сообщений, кодирование речи, адаптацию скорости передачи дляречи, данных и вызова, определяет очередность передачи сообщений персональноговызова.
BSS совместно с MSC, HLR, VLRвыполняет некоторые функции, например: освобождение канала, главным образом,под контролем MSC, но MSC может запросить базовую станцию обеспечитьосвобождение канала, если вызов не проходит из-за радиопомех. BSS и MSCсовместно осуществляют приоритетную передачу информации для некоторых категорийподвижных станций.
ТСЕ- транскодер, обеспечиваетпреобразование выходных сигналов канала передачи речи и данных MSC (64 кбит/сИКМ) к виду, соответствующему рекомендациям GSM по радиоинтерфейсу. Всоответствии с требованиями скорость передачи речи, представленной в цифровойформе, составляет 13 кбит/с. Этот канал передачи цифровых речевых сигналовназывается «полноскоростным». Стандартом предусматривается вперспективе использование полускоростного речевого канала (скорость передачи6,5 кбит/с). Снижение скорости передачи обеспечивается применением специальногоречепреобразующего устройства, использующего линейное предикативное кодирование(LPC), долговременное предсказание (LTP), остаточное импульсное возбуждение(RPE — иногда называется RELP).
Транскодер обычно располагаетсявместе с MSC, тогда передача цифровых сообщений в направлении к контроллерубазовых станций — BSC ведется с добавлением к потоку со скоростью передачи 13кбит/с, дополнительных битов (стафингование) до скорости передачи данных 16кбит/с. Затем осуществляется уплотнение с кратностью 4 в стандартный канал 64 кбит/с.Так формируется определенная Рекомендациями GSM ЗО-канальная ИКМ линия,обеспечивающая передачу 120 речевых каналов. Шестнадцатый канал (64 кбит/с),«временное окно», выделяется отдельно для передачи информациисигнализации и часто содержит трафик SS N7 или LAPD. В другом канале (64кбит/с) могут передаваться также пакеты данных, согласующиеся с протоколом X.25МККТТ.
Таким образом, результирующаяскорость передачи по указанному интерфейсу составляет 30х64 кбит/с + 64 кбит/с+ 64 кбит/с = 2048 кбит/с.
MS — подвижная станция, состоит изоборудования, которое служит для организации доступа абонентов сетей GSM ксуществующим фиксированным сетям электросвязи. В рамках стандарта GSM принятыпять классов подвижных станций от модели 1-го класса с выходной мощностью 20Вт, устанавливаемой на транспортном средстве, до портативной модели 5-гокласса, максимальной мощностью 0,8 Вт (табл. 1.2). При передаче сообщенийпредусматривается адаптивная регулировка мощности передатчика, обеспечивающаятребуемое качество связи.
Подвижный абонент и станциянезависимы друг от друга. Как уже отмечалось, каждый абонент имеет своймеждународный идентификационный номер (IMSI), записанный на егоинтеллектуальную карточку. Такой подход позволяет устанавливать радиотелефоны,например, в такси и автомобилях, сдаваемых на прокат. Каждой подвижной станциитакже присваивается свой международный идентификационный номер (1МЕ1). Этотномер используется для предотвращения доступа к сетям GSM похищенной станцииили станции без полномочий [1].

Таблица 1.2Класс мощности Максимальный уровень мощности передатчика Допустимые отклонения 1 20 Вт 1,5 дБ 2 8 Вт 1,5 дБ 3 5 Вт 1,5 дБ 4 2 Вт 1,5 дБ 5 0,8 Вт 1,5 дБ
2.3Расчет повторного использования частот. Отношение интерференции Коченела
 
Каждаяиз ячеек обслуживается своим передатчиком с невысокой выходной мощностью иограниченным числом каналов связи. Это позволяет без помех использоватьповторно частоты каналов этого передатчика в другой, удаленной на значительноерасстояние, ячейке. Теоретически такие передатчики можно использовать и всоседних ячейках. Но на практике зоны обслуживания сот могут перекрываться поддействием различных факторов, например, вследствие изменения условийраспространения радиоволн. Поэтому в соседних ячейках используются различныечастоты. Пример построения сот при использовании трех частот F1 — F3представлен на рис.3.1.
/>

Рисунок3.1 – Построение сот для трех частот
/>Группа сот сразличными наборами частот называется кластером. Определяющим его параметромявляется количество используемых в соседних сотах частот. На рис.3.1, например,размерность кластера равна трем. Но на практике это число может достигатьпятнадцати.
Рассмотримрасчет для трех разных случаев, когда коэффициент повторного использованиячастот N=4, 7 и 12.
Отношение сигнал/шум выражается в виде [12]:
/>, (3.1)
В полной шестигранной сотовой системе, всегда шестьинтерферирующих коченелов в сотах в первом ряду (т.е. N=6, рис.3.1). Большинство интерференции коченелов, результатиз первого ряда. Способствование со следующих высших рядов количественно меньше1% от общей интерференции, следовательно, не влияет. Интерференция коченела,может быть с обеих сторон соты. В маленькой системе соты, интерференция будетдоминирующим фактором и тепловым шумом можно пренебречь. Соответственно,отношение сигнал/шум [12]:
/> , (3.2)
где, /> — распространениечасти потерь углового коэффициента и g зависит от места расположения окружающей среды.
Если предположить для упрощения, что Dk одинаково для 6 интерферирующих сотили D=Dk, то (3.2) преобразуется :
/>, (3.3)
где, />, (3.4)

Для системы аналог, использующей FM, стандартный метод сотовой системы определяет отношениесигнал/шум равный 18дБ или выше, основанных на субъективных тестах. Отношениесигнал/шум равный 18дБ это измеренная величина допускаемое к голосовомукачеству на сегодняшний день в приемниках сотовой системы.
Используя отношение сигнал/шум равное 18дБ (т.е. 63.1) и g =4, то (3.4) преобразуется:
/>, (3.5)
Число сот,
/>, (3.6)
Формула (3.6) означает, что 7-я сота конфигурации повторногоиспользования нуждается в отношении />дБ.
Полагаем, что сотовая система в целом с 395, размещенныхголосовых каналов частот. Если трафик неизменный в среднем с временем разговора120 секунд и задержкой 2%, когда сотовая система занята в течении часа.
1) Количествозвонков в час в соте
2) Значениеотношения /> в соте с коэффициентомповторного использования равным 4, 7 и 12.
Предположим, всенаправленную антенну с 6 интерференциями впервом ряду и угловой коэффициент потерь равен 40дБ/декада (g=4).
Для коэффициента повторного использования N=4, количество голосовых каналов всоте равняется:
/>,
/>,
Используя таблицу Erlang-B для 99 каналов с 2% задержки,Приложение А,
найдем трафик загрузки 87 Эрланга. Предложенная загрузка:
/>Эрланга,
N звонков/час в соте × 120 секунд
3600 секунд = 85.26,
N звонков/часв соте = 85.26 × 30 =2558
Используя (3.3), можно вычислить значение отношения />:
/>дБ.
Для коэффициента повторного использования N=7, количество голосовых каналов всоте равняется:
/>,
/>,
Используя таблицу Erlang-B для 56 каналов с 2% задержки,Приложение А,
найдем трафик загрузки 45.88 Эрланга. Предложенная загрузка:
/>Эрланга,
N звонков/час в соте × 120 секунд
3600 секунд = 44.96,
N звонков/часв соте = 44.96 × 30 =1349
Используя (3.3), можно вычислить значение отношения />:
/>75=18.7дБ.
Для коэффициента повторного использования N=12, количество голосовых каналов всоте равняется:
/>33,
/>,
Используя таблицу Erlang-B для 33 каналов с 2% задержки,Приложение А,
найдем трафик загрузки 24.63 Эрланга. Предложенная загрузка:
/>Эрланга,
N звонков/час в соте × 120 секунд
3600 секунд = 24.14,
N звонков/часв соте = 24.14 × 30 = 724
Используя (3), можно вычислить значение отношения />:
/>дБ.
Полученные данные сведем в таблицу 3.1.Коэф. повторного использования
NГОЛ.КАН.
в соте Звонки в час в соте
/>, дБ 4 99 2558 14.0 7 56 1349 18.7 12 33 724 23.3
Таблица 3.1.
По полученным результатам, очевидно, что с увеличением номеракоэффициента повторного использования частоты с N=4 до N=12,значение отношения сигнал/шум увеличилось с 14дБ до 23.3дБ, т.е. 66.4%улучшения.
Но емкость в соте для звонка уменьшилась с 2558 до 724звонков в час, т.е. на 72% снижение.

2.4Расчет зон обслуживанияИсходные данныедля расчета
Номинальная мощность передатчика БС, Рн 25 Вт
Средняя рабочая частота, f 960 МГц
Высота приемной антенны,h2 1,4 м
Требуемая напряженность поля сигнала в пункте
приема АС, ЕС 39 дБ
Рельеф местности в зоне обслуживания
Dh1 15 м
Dh2 50 м
Затухание в фильтрах и антенных разделителях, Вф 9дБ
2.4.1 Расчет дальности между базовой станцией (БС) имобильной абонентской станцией (АС) системы подвижной радиосвязи (радиус зоны1)
Посколькувысота передающей антенны не задана, будем задаваться различными высотами антенн,чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещенияБС с учетом местных условий. Задаемся высотами антенны БС:
h1=20,40, 60 м.
Выбираемтип кабеля.
Кабельвыбирается таким образом, чтобы его затухание на данной частоте было минимальным.
Типкабеля: RG6 — коаксиальный кабель с двойной оплеткой
Параметры:
волновоесопротивление rф=70 Ом;
затуханиеa=0,2 дБ/м.
Определимзатухание фидера, связанное с увеличением его длины на БС для всех высот [3].

Вф=a×lф(дб), (4.1)
гдеlф=20, 40, 60 м. – длина фидера.
Длинафидера выбирается из того условия, что аппаратура располагается у основания мачтыантенны и принимается равной высоте антенны.
Вф=0,2×20 = 4 дБ,
Вф=0,2×40 = 8 дБ,
Вф=0,2×60 = 12 дБ,
Полученныеданные занесем в таблицу 1.
Таблица1.
Высота передающей антенны h1, м
Затухание фидера
/>, дБ 20 4 40 8 60 12
Выбираемтип антенны БС.
Направленная(секторная) антенна.
Параметры:
раскрывдиаграмма направленности QЕ=60°
коэффициентусиления Dy=16дБ.
Рассчитаемпоправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности1кВт.
/>, (4.2)
Рассчитаемпоправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 1,5 м.

/>, (4.3)
Определимпоправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определенияпоправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 1. Чтобы определитьколебание уровня местности Dh, рисуют рельеф местности и определяютколебание Dh (пример на рисунке 1.а.). Когда Dh отличается от 20 м в ту или другую сторону, следует вносить поправки,определяемые по графикам рисунка 1.б. и рисунка 1.в. Причем коэффициент Врелопределим, интерполируя между графиками рисунка 4.1.б. и рисунка 4.1.в [3] для r
/>/>
Рисунок 4.1. График для определения поправки, учитывающей рельефместности.
Тогда поправки для данного случая будут равны:
ВрелDh1= — 6 дБ. ВрелDh2= 0 дБ.
Напряженность поля реально создаваемая передающей станцией БСв пункте приема АС.
Основная расчетная формула:
Е=Ес+Врн+Вф+Вh2+Врел+(a*lф)-Dy, (4.4)
Расчетведется для всех высот передающей антенны БС и результаты расчета сводятся в таблицу4.2.
По графику на рисунке 4.2 определяем ожидаемую дальность связидля рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны БС.Результаты заносим в таблицу 4.2.
Для ВрелDh1= — 6 дБ.
Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*20)-16=46,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*40)-16=50,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-6+(0,2*60)-16=54,3дБ.
Для ВрелDh2= 0 дБ.
Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*20)-16=52,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*40)-16=56,3дБ,
Е=39+16+9+0,3-0+(0,2*60)-16=60,3дБ.
Таблица4.2
Высота передающей антенны />, м
Dh1
Dh2 Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r, км Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r, км 20 46,3 7,0 52,3 4,5 40 50,3 6,0 56,3 4,2 60 54,3 5,5 60,3 4,0
/>
Рисунок 4.2 – Кривые для определения дальности связи.
Выбор высоты передающей антенны БС.
Высота антенны h1 выбирается таким образом, чтобы при лучшемварианте Dh1 и при худшем Dh2 получить оптимальную дальность связи, при условии, чторасстояние между БС и АС стремится к максимальному, а затраты на кабельное оборудованиенезначительны.
При расчете принимаем, что оборудование БС остается у основанияопоры, а длина антенного фидера lф увеличивается с ростом h1, увеличивая общее затухание фидера.
Из выше изложенных условий выбираем высоту антенны:
h1=20 м, при этом дальность связи составляет 7,0 км в случае,когда рельеф местности Dh1 =15 м.
2.4.2 Расчет дальности между базовойстанцией (БС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы подвижнойрадиосвязи при ухудшении параметров СПР (радиус зоны 2)
Расчетведем для h1=20м учитывая, что напряженность поля Ес2 в пунктеприема на 9дБ меньше, чем в зоне 1:
ДляDh1,h1=20 м, Ес1=46,3
Ес2= Ес1-9=46,3-9 = 37,3 дБ, (4.4)
ДляDh2,h1=20 м, Ес1=52,3
Ес2= Ес1-9=52,3-9 = 43,3 дБ, (4.5)
Полученное значение подставим в формулу:
Е=Ес+Врн+Вф+Вh2+Врел+(a*lф)-Dy, (4.6)
Е=37,3+16+9+0,3-6+(0,2*20)-16=44,6дБ,
Е=43,3+16+9+0,3-0+(0,2*20)-16=56,6дБ.
Тогда напряженность поля реально создаваемая передающей станциейБС в пункте приема АС и ожидаемая дальность связи (определенная по графику рисунка4.2) будут равны.
Таблица 4.3
Высота передающей антенны />, м
Dh1
Dh2 Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r′, км Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r′, км 20 44,6 8 56,6 3,9
Ширина зоны 2 определяется по формуле:
r″=r′–r, (4.7)
Таблица 4.4r″, км
Dh1
Dh2 1 0,6
 
2.4.3 Расчет дальности междуцентральной станцией (ЦС) и базовой станцией (БС) (радиус зоны 1)
Для расчета принимаем следующие высоты антенн:
h1= h2=20м.
Рассчитаемпоправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 1,5 м.
/>, (4.8)
Напряженность поля реально создаваемая передающей станцией ЦСв пункте приема.
Определяем требуемую напряженность поля двух типов антенн.
Cемиэлиментная антенна типа “Волновой канал”.
Параметры:
раскрывдиаграмма направленности QЕ=55°
коэффициентусиления Dy=8дБ.
Значения требуемого сигнала для зоны 1 и 2 берем такие же, каки в техническом задании.
Основная расчетная формула:
Е=Ес+Врн+Вф+Вh2+Врел+ (a*lф)пр+ (a*lф)прм – Dyпр — Dyпрм, (4.9)
По графику на рисунке 2 определяем ожидаемую дальность связи длярассчитанных напряженностей поля. Результаты заносим в таблицу 4.5
Dh1: Е = 39+ 16 + 9 –11,2 — 6 + 8 – 16 — 8 = 30,8 дБ R=18км
Dh2: Е = 39+ 16 + 9 –11,2 — 0 + 8 – 16 — 8 = 36,8 дБ R=14км
Таблица 4.5
Dh1
Dh2
Затухание фидера />, дБ Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r, км Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r, км 8 30,8 18 36,8 14
 
2.4.4 Расчет дальности междуцентральной станцией (ЦС) и базовой станцией (БС) при ухудшении параметров СПР(радиус зоны 2)
Расчетведем учитывая, что напряженность поля Ес2 в пункте приема на 9дБ меньше,чем в зоне 1:
Ес2=Ес1-9, (4.10)
Dh1: Ес2= Ес1-9 = 30,8-9=21,8 дБ.
Dh2: Ес2= Ес1-9 = 36,8-9=27,8 дБ.
Полученное значение подставим в формулу:
Е=Ес2+Врн+Вф+Вh2+Врел+(a*lф)пр+(a*lф)прм -Dyпр — Dyпрм, (4.11)
Dh1: Е =21,8 + 16 + 9 — 11,2 — 6 + 8 – 16 — 8 = 13,6дБ R=39 км
Dh2: Е =27,8 + 16 + 9 — 11,2 — 0 + 8 – 16 — 8 = 25,6дБ R=23 км
Тогда напряженность поля реально создаваемая передающей станциейЦС в пункте приема БС и ожидаемая дальность связи (определенная по графику рисунка4.2) будут равны.
Таблица 4.6
Dh1
Dh2
Затухание фидера
/>, дБ Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r, км Напряженность поля E, дБ Ожидаемая дальность связи r, км 8 13,6 39 26,6 23
В данной работе были рассчитаны напряженности поля для различных высотантенн и разных условий приема мобильной АС, с учетом всех основных параметров.Далее по кривым определения дальности связи были определены расстояния(радиусы) зон 1 и 2 для различных высот антенн БС. Оказалось, что высотаантенны 20м — наиболее оптимальный вариант, т.к. обеспечивает приемлемуюдальность связи, при наименьших затратах на кабель и установку мачты.
2.5 Модернизация сети GSM под GPRS
2.5.1 Общая характеристика GPRS
Одним из существенных недостатков сетейсотовой связи стандарта GSM на сегодняшний день является низкая скоростьпередачи данных (максимум 9.6 кбит/с). Да и сама организация этого процессадалека от совершенства — для передачи данных абоненту выделяется один голосовойканал, а биллинг осуществляется исходя из времени соединения (причем потарифам, мало отличающимся от речевых).
Длявысокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей и быларазработана GPRS (General Packet Radio Service — услуга пакетной передачиданных по радиоканалу). Необходимо отметить, что кроме повышения скорости(максимум составляет 171.2 кбит/с), новая система предполагает иную схемуоплаты услуги передачи данных — при использовании GPRS расчеты будутпроизводиться пропорционально объему переданной информации, а не времени,проведенному online. К тому же, введение GPRS будет способствовать болеебережливому и рациональному распределению радиочастотного ресурса, можносказать, что «пакеты» данных предполагается передавать одновременнопо многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов изаключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только впаузах — голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так чтоскорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого иабонентского оборудования, но и загрузкой сети.
GPRS позволит ввести принципиальноновые услуги, которые раньше не были доступны. Прежде всего это мобильныйдоступ к ресурсам Интернета с удовлетворяющей потребителя скоростью, мгновеннымсоединением и с очень выгодной системой тарификации. Например, при просмотре спомощью системы GPRS WEB-страницы в Интернете, мы можем изучать содержимоестолько, сколько нам необходимо, поскольку платим только за принятую информациюи не платим за время нахождения в сети Интернет (не передавая данные, мы незанимаем каналы сети). При введении повременной оплаты на фиксированныхтелефонных линиях, тарифы на доступ в Интернет с мобильного GPRS-телефона будутеще более конкурентоспособны. Для тех абонентов, кто уже оценил удобствоиспользования телефонов с WAP — броузером, внедрение технологии GPRS означаетпрактически мгновенную загрузку WAP — страниц на экране телефона и болеевыгодную систему тарификации.
Для корпоративных пользователейсистема GPRS может послужить отличным инструментом для обеспечения безопасногои быстрого доступа сотрудников к корпоративным сетям предприятий, к почтовым,информационным серверам, удаленным базам данных. При этом появится возможностьполучать доступ к корпоративным сетям даже если абонент находится в сетидругого GSM оператора, с которым организован GPRS-роуминг.
Технологии GPRS может применяться всистемах телеметрии: устройство может быть все время подключено, не занимая приэтом отдельный канал. Такая услуга может быть востребована службами охраны,банками для подключения банкоматов и в других областях, в том числе ипромышленных. Технология GPRS позволит быстро передавать и получать большиеобъемы данных, видеоизображения, музыкальные файлы стандарта MP-3 и другуюмультимедийную информацию.
ВGPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком — и это основноекачественное отличие новой технологии от используемых ныне. Разумеется,разработчики GPRS приложили все усилия для того, чтобы установка новой системы«поверх» существующих GSM-сетей оказалась как можно менееобременительной (и разорительной, что немаловажно) для операторов.
Рассмотримподробнее, какие новые блоки и связи появляются в общей архитектуре системысотовой связи стандарта GSM с внедрением GPRS, и пользовательское оборудование,способное работать с высокоскоростной пакетной передачей данных. ДоработкуGSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных GPRS можноусловно разделить на две формы — программную и аппаратную. Если говорить опрограммном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практическивсюду — начиная с реестров HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BTS. Вчастности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрамканалов GSM, а в HLR, например, появляется новый параметр Mobile StationMultislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно можетработать мобильный телефон абонента).
2.5.2 Структурная схема и состав GPRSтехнологии
Нарисунке 5.1 представлена структурная схема GPRS технологии,где изображены основные составляющие системы.
/>
Рисунок5.1 – Структурная схема модернизированной сети GSM подтехнологию GPRS
Ядросистемы GPRS (GPRS Core Network) состоит (рис.5.1) из двух основных блоков — SGSN (Serving GPRS Support Node — узел поддержки GPRS) и GGPRS (Gateway GPRS Support Node — шлюзовой узел GPRS). Остановимся на ихфункциях более подробно.
SGSN является “мозгом” рассматриваемойсистемы. В некотором роде SGSN можно назвать аналогом MSC — коммутатора сетиGSM. SGSN контролирует доставку пакетов данных пользователям, взаимодействует среестром собственных абонентов сети HLR, проверяя, разрешены ли запрашиваемыепользователями услуги, ведет мониторинг находящихся online пользователей,организует регистрацию абонентов вновь «проявившихся» в зоне действиясети и т.п. Так же как и MSC, SGSN, в системе может быть и не один — в этомслучае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSN производствакомпании Motorola имеет следующие характеристики: каждый узел поддерживаетпередачу до 2000 пакетов в секунду, одновременно контролирует до 10000находящихся online пользователей. Всего же в системе может быть до 18 SGSNMotorola.
Предназначение GGSN можно понять изего названия — это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частью для передачиданных GPRS) и внешними информационными магистралями (Internet, корпоративнымиинтранет-сетями, другими GPRS системами и так далее). Основной задачей GGSN,таким образом, является роутинг (маршрутизация) данных, идущих от и к абонентучерез SGSN. Вторичными функциями GGSN является адресация данных, динамическаявыдача IP-адресов, а также отслеживание информации о внешних сетях исобственных абонентах (в том числе тарификация услуг).
В GPRS-систему заложена хорошаямасштабируемость — при появлении новых абонентов оператор может увеличиватьчисло SGSN, а при эскалации суммарного трафика — добавлять в систему новыеGGSN. Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощьюспециального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).
Еще одной составной частью системыGPRS является PCU (Packet Control Unit — устройство контроля пакетнойпередачи). PCU стыкуется с контроллером базовых станций BSC и отвечает занаправление трафика данных непосредственно от BSC к SGSN.
Но есть и альтернатива такоймодернизации, без изменений в контролере (BSC) например компания Alcatel предлагает решение Alcatel EVOLIUM™ MFS9135 Multi-BSS Fast packet Server (на рис.5.1 обозначен как MFS пунктирной линией) — это специальный сервер GPRS, предназначенный для поддержкисуществующих базовых станций Evolium BSS. Серверрасполагается на площадке MSC или отдельным “рэком”, и поэтому егоинсталляция требует только удаленной загрузки небольшого программногообеспечения без прерывания работы сети. Конструктивно сервер может состоятьиз одной или двух полок, вмещающих до 11 процессорных плат плюс1 резервную каждая. В максимальной конфигурации сервер обслуживает22 контроллера базовых станций (BSC) и обеспечивает одновременнуюобработку до 5280 каналов PDCH (Packet Data channels). В перспективе(при ориентации системы на мобильный Интернет) возможно добавление специальногоузла — IGSN (Internet GPRS Support Node — узел поддержки Интернет).
За управление и контроль GPRS-системы отвечает OMC-R/G (Operation and Maintenance Center — Radio/GSN — центр управления и обслуживаниярадио/узла GPRS. Это интерфейс между системой иобслуживающим ее персоналом.
Прежде чем приступить к работе сGPRS, мобильная станция, так же как и в обычном случае передачи голоса, должназарегистрироваться в системе. Как уже было сказано, регистрацией(«прикреплением» (attachment) к сети) пользователей занимается SGSN.В случае успешного прохождения всех процедур (проверки доступностизапрашиваемой услуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR вSGSN) абоненту выдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity — временный номер мобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичныйTMSI, который назначается мобильному телефону для передачи голоса (еслиабонентский терминал относится к классу А, то ему при регистрации выделяетсякак TMSI, так и P-TMSI).
Для быстрой маршрутизации информациик мобильному абоненту GPRS-система нуждается в данных о его месторасположенииотносительно сети, причем с большей точностью, нежели в случае передачиголосового трафика ( HLR и VLR хранят номер Location Area (LA), в которойнаходится абонент). Но как возрастет служебный трафик в сотовой сети и расходэнергии мобильным аппаратом, если телефон будет информировать систему каждыйраз при переходе от одной соты к другой! Чтобы найти разумный компромисс междуобъемом сигнального трафика в сети GPRS и необходимостью знать с высокой точностьюместонахождение абонента принято деление терминалов на три класса:
1) IDLE (неработающий). Телефон отключен или находится внезоны действия сети. Очевидно, что система не отслеживает перемещение подобныхабонентов.
2) STANDBY (режим ожидания). Аппарат зарегистрирован(прикреплен) в GPRS-системе, но уже долгое время (определяемое специальнымтаймером) не работает с передачей данных. Местоположение STANDBY — абонентовизвестно с точностью до RA (Routing Area — область маршрутизации). RA мельче,чем LA (каждая LA разбивается на несколько RA, но, тем не менее, RA крупнее,чем сота, и состоит из нескольких элементарных ячеек).
3) READY (готовность). Абонентский терминал зарегистрирован всистеме и находится в активной работе. Координаты телефонов, находящихся врежиме READY, известны системе (а, точнее, SGSN) с точностью до соты. Согласноэтой идеологии, терминалы, находящиеся в STANDBY-режиме, при переходе из одногоRA в другой посылают SGSN специальный сигнал о смене области маршрутизации(routing area update request). Если новая и старая RA контролируется однимSGSN, то смена RA приводит лишь к корректировке записи в SGSN. Если же абонентпереходит в зону действия нового SGSN, то новый SGSN запрашивает у старогоинформацию о пользователе, а MSC, VLR, HLR и вовлеченные в работу GGSN ставятсяв известность о смене SGSN. Когда телефон, работающий с GPRS-системой,перемещается в другую LA, то SGSN отправляет соответствующему VLR сообщение онеобходимости смены записи о местонахождении абонента.
Интересно обстоят дела смаршрутизацией данных в случае роуминга GPRS-абонента. При этом возможны дваварианта. SGSN в обоих случаях используется гостевой (VSGSN — Visited SGSN), авот GGSN может использоваться либо гостевой (VGGSN — Visited GGSN), либодомашний (HGGSN — Home GGSN). В последнем случае между домашним и гостевымоператорами должна существовать GPRS-магистраль (InterPLMN GPRS BackBone — GPRS-линия между разными мобильными сетями) для передачи трафика между HGGSN имобильным абонентом. Кроме того, появляется необходимость в BG (Border Gateway- граничный шлюз) с обеих сторон с целью обеспечения защиты сетей от атакизвне.
Следует отметить такой важныйпараметр, как QoS (Quality of Service — качество сервиса). Очевидно, чтовидеоконференция в режиме реального времени и отправка сообщения электроннойпочты предъявляют разные требования, например, к задержкам на пути пакетовданных. Поэтому в GPRS существует несколько классов QoS, подразделяющихся последующим признакам:
· необходимомуприоритету (существует высокий, средний и низкий приоритет данных);
· надежности(разделение на три класса по количеству возможных ошибок разного рода,потерянных пакетов и т.п.);
· задержкам(задержки информации вне GPRS-сети в расчет не принимаются);
· количественнымхарактеристикам (пиковое и среднее значение скорости);
Класс QoS выбирается индивидуальнодля каждой новой сессии передачи данных. Кроме QoS, в характеристику сессиипередачи данных входит тип протокола (PDP type — Packet Data Protocol type);PDP-адрес, выданный мобильной станции (выдача адресов бывает как статической,так и динамической); а также адрес GGSN, с которым идет работа.«Профиль» сессии (в англоязычной литературе принято обозначение«PDP context») записывается в телефон, а также в обслуживающие егоSGSN и GGSN. Одновременно может поддерживаться несколько профилей передачиданных для каждого пользователя.
Пакетная передача данныхпредусматривает два режима «соединений»:
· PTP(Point-To-Point — точка-точка);
· PTM(Point-To-Multipoint — точка-многоточие).
Широковещательный режим РТМ в свою очередь подразделяется надва класса:
1)PTM-M (PTM-Multicast) — передача необходимой информациивсем пользователям, находящимся в определенной географической зоне;
2)PTM-G (PTM-Group Call) — данные направляются определеннойгруппе пользователей.
Поддержка режима«многоточечной» передачи информации PTM ожидается в будущихспецификациях GPRS.
2.5.3 Абонентские терминалы для GPRS технологии
Для работы с системой пакетнойпередачи данных необходимо иметь специальный телефон, совместимый с GPRS.GPRS-терминалы подразделяются на три класса:
1)Устройства класса А способны одновременно работать как с передачей голоса, таки с передачей данных (они, говоря техническим языком, обладают возможностьюфункционировать как в режиме коммутации каналов (circuit switched), так и врежиме коммутации пакетов (packet switched). Подчеркну — речь идет ободновременной работе в разных режимах);
2)Устройствакласса В могут осуществлять либо передачу голоса, либо передачу данных, но неодновременно;
3)Устройства класса С поддерживают только передачу данных и не могут бытьиспользованы для голосовой связи. Как правило, это разного рода компьютерныеплаты для обеспечения беспроводного доступа к данным.
Максимальная скорость передачи данныхопределяется, в первую очередь, количеством каналов, с которыми одновременноможет работать абонентский терминал. Один канал обеспечивает передачу данных соскоростью до 13.4 кбит/с.
Французская фирма SAGEM стала однимиз первых производителей, представивших GPRS-совместимые телефоны. Модель SagemMC-850, относится к классу В и имеет один канал для передачи данных и три — дляприема, а чуть более современный Sagem MW-959, включает в себя уже четыреканала для входящего трафика (на передачу остался по-прежнему один канал, такжене изменился класс устройства). Таким образом, максимальная скорость приемаданных с помощью телефона Sagem MW-959 составляет 53.6 кбит/с, а передачи — 13.4 кбит/с.
Следующим шагом от GSM к сетямтретьего поколения UMTS (Universal Mobile Telephone System) является технологияEDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution — в вольном переводе «передачаданных на повышенной скорости»), позволяющая осуществлять перекачкуинформации на скоростях до 384 кбит/с в восьми GSM-каналах (48кбит/с на канал).Для внедрения EDGE «поверх GPRS» операторам необходимо будет заменитьаппаратуру базовых станций BTS, а пользователям — приобрести поддерживающиеEDGE телефонные аппараты. Сложно представить, что должен делать абонент сотовойсети GSM, чтобы ему не хватило скорости в 170 кбит/с, предлагаемой GPRS.

2.6 Планирование и контроль сети GPRS в стандарте GSM/> />
2.6.1 Программа Alcatel GPRS – SGSN Management,позволяет (рис.6.1):
Рисунок 6.1 — Функции программы Alcatel GPRS – SGSN Management
Мониторинг сети GPRS
— Наблюдение за работой GPRS средств: MFS, SGSN, GGSN (GPU плат), расположенных в различныхрегионах Казахстана;
— Анализ сообщений, приходящих на ОМС –PS;
— Анализ статистических данных конкретно по каждому объектусети в предполагаем месте неисправности;
— Просмотр состояний GPRS средств, детальное изучение плана передачи данных покоторым пришло сообщение;
— Выявление нарушений в работе GPRS оборудования.
Составление ежедневных рапортов
— Ежедневное составление и отправка рапорта по неисправностямGPRS средств;
— Ежедневный сбор и анализ статистики.
Запуск в эксплуатацию нового GPRS оборудования
— Подготовка базы на основании данных, присылаемых плановымотделом;
— Создание нового элемента в системе OMC — PS;
— Загрузка оборудования;
— Анализ статистики.
Выполнение изменений в базе данных на ОМС-PS
— Анализ полученной от отдела планирования информации;
— Проведение изменений, активизация;
— Анализ статистики.
Это программное обеспечение, основанное на “Unix open windows”, включает в себя меню определенных модулей,показанных на рис.6.2. Выбрав, один из модулей, оператор имеет возможностьполучить более детальную информацию по указанному объекту (рис.6.3).
/>

Рисунок 6.2 — Меню “Unixopen windows”
/>

Рисунок 6.3 — Программное отображение GPRS оборудования
2.6.2 Крафт терминал GPRS сети
Крафт терминал позволяет контролировать и производить анализ GPRS сети с различным множеством функций.Оператор может производить оценку эффективности загрузки сети по передачиинформации (рис.6.4). Можно выбрать различную длину загрузки и определенныйпромежуток времени.
Также можно произвести анализ загрузки количества абонентовза определенный период времени (рис.6.5).
/>
/> />
Рисунок 6.4 — Временнаязагрузка сети передачи данных
Рисунок 6.5 — Загруженность сети в зависимости от количестваабонентов за определенный период времени.

3.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
3.1Безопасность труда при работе с дисплеем
Режим работы оператора с компьютером ежедневный,посменный, требующий от работающего постоянного внимания. Поэтому обеспечениебезопасных здоровых условий труда способствует повышению трудоспособности,уменьшению усталости работника.
Условия работы замонитором противоположны тем, которые привычны для наших глаз. В обычной жизнимы воспринимаем в основном отраженный свет, а объекты наблюдения непрерывнонаходятся в поле нашего зрения в течение хотя бы нескольких секунд. А вот приработе за монитором мы имеем дело с самосветящимися объектами и дискретным(мерцающим с большой частотой) изображением, что увеличивает нагрузку на глаза.
Таким образом,характерной особенностью труда за компьютером является необходимость выполненияточных зрительных работ на светящемся экране в условиях перепада яркостей вполе зрения, наличии мельканий, неустойчивости и нечеткости изображения. Объектызрительной работы находятся на разном расстоянии от глаз пользователя (от 30 до70 см) и приходится часто переводить взгляд в направленияхэкран-клавиатура-документация (согласно хронометражным данным от 15 до 50 раз вминуту). Частая переадаптация глаза к различным яркостям и расстояниям являетсяодним из главных негативных факторов при работе с дисплеями. Неблагоприятнымфактором световой среды является несоответствие нормативным значениям уровнейосвещенности рабочих поверхностей стола, экрана, клавиатуры. Нередко на экранахнаблюдается зеркальное отражение источников света и окружающих предметов. Всевышеизложенное затрудняет работу и приводит к нарушениям основных функцийзрительной системы. Работающие с видеодисплейными терминалами предъявляютжалобы на боль и ощущение «песка» в глазах, покраснение век, трудности переводавзгляда с близких на далекие предметы. Отмечается быстрое утомление изатуманенность зрения, двоение предметов. Комплекс выявляемых нарушений былохарактеризован специалистами как «профессиональная офтальмопатия» илиастенопия — субъективные зрительные симптомы дискомфорта или эмоциональныйдискомфорт, являющийся результатом зрительной деятельности.
Частота проявленияастенопии зависит от рабочей ситуации, продолжительности работы за экраном иналичия у пользователя нарушений зрения, глазных болезней или наследственнойсклонности к таковым. В частности, после достижения 40-летнего возраста операторыдолжны регулярно проходить офтальмологическое обследование ввиду вероятностипоявления пресбиопии — старческой дальнозоркости, способствующей возникновениюили усилению зрительного дискомфорта. Что касается риска появления миопии —близорукости, то при соблюдении режима труда и отдыха она, как правило, можетвозникнуть или усилиться только у людей, изначально к ней склонных.
Графическое устройство отображенияинформации (видеомонитор) соответствует действующим санитарно-гигиеническимнормам.
Видеомонитор должен иметь (какминимум) следующие технические характеристики:
1) Размер экрана подиагонали не менее 14 дюймов;
2) Частотарегенерации изображения (частота кадровой развертки) в двух режимах: основной — не менее 70 Гц и дополнительный — 60 Гц;
3) Величинадетального контраста, вычисляемая как отношение максимальной и минимальнойяркостей в изображении знака не менее 5:1;
4) Монитор имеетантибликовое покрытие с коэффициентом отражения не более 0,5;
5) Монитор имеетвозможность регулировки положения экрана: по наклону в пределах _+ 15. поповороту в пределах _+ 30 по высоте сдвиг по высоте _+ 150-200 мм; (допустимо)регулировки в тех же пределах только по наклону и повороту;
6) В зоне легкойдосягаемости (предпочтительно на лицевой панели) должны находиться ручкиуправления «яркость» и «контрастность». На лицевой панелинаходится индикатор наличия питания зеленого цвета;
7) Нестабильностьположения изображения (низкочастотное дрожание изображения, колебания положенияточки по уровню 50% яркости) в диапазоне частот от 0,05 до 10 Гц: не более 0,1мм;
8) Обеспечиваетсяснятие электростатического заряда с поверхности экрана, исключающее искрение изапыление.
Видеоконтроллер в составе системногоблока (во взаимодействии
видеомонитором) обеспечиваетнижеследующее:
1) Наличиемногоцветного графического режима, при котором на экране отображается не менее:480 строк по 640 точек (256 цветов одновременно);
2) При отображенииалфавитно-цифровой информации на экране монитора отображение не менее: 24 строкпо 80 символов в строке;
3) Скорость выводаалфавитно-цифровой информации на экран (из программы пользователя) не менее:1000 символов в секунду (без роллирования); 3000 символов в секунду (сроллированием).
К числу вредных факторов, с которыми сталкиваетсячеловек, работающий за монитором, относятся рентгеновское и электромагнитноеизлучения, а также электростатическое поле. В таблице 7.2 приведены допустимыезначения параметров излучений, генерируемые мониторами.
 
Таблица 7.2 Допустимые значения параметров излучений,генерируемых видеомониторами.Параметры Допустимые значения Мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения на расстоянии 0,05 м вокруг видеомонитора 100 мкР/час
Электромагнитное излучение на расстоянии 0,5 м вокруг видеомонитора
по электрической составляющей:
в диапазоне 5 Гц-2 кГц 25 В/м в диапазоне 2-400 кГц 2,5 В/м
по магнитной составляющей:
в диапазоне 5 Гц-2 кГц 250 нТл в диапазоне 2-400 кГц 25 нТл Поверхностный электростатический потенциал Не более 500 В
Согласно ГОСТ 12.2.032-78 конструкция рабочего места ивзаимное расположение всех его элементов должно соответствоватьантропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значениеимеет также характер работы. В частности, при организации рабочего местаоператора должны быть соблюдены следующие основные условия:
·  оптимальное размещение оборудования,входящего в состав рабочего места;
·  достаточное рабочее пространство,позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;
·  необходимо естественное иискусственное освещение для выполнения поставленных задач;
·  уровень акустического шума не долженпревышать допустимого значения.
Главными элементами рабочего места оператора являютсякомпьютерный стол и кресло. Основным рабочим положением является положениесидя. Рабочее место для выполнения работ в положении сидя организуется всоответствии с ГОСТ 12.2.032-78.
Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление оператора.Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок ипостоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, чтотребуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемостирабочего пространства.
Рабочее сиденье удовлетворяет следующим требованиям: обеспечениеположения тела, при котором нагрузка на мышцы оптимальная и способствуетнормальной деятельности оператора; создает возможность изменения рабочей позыдля снятия напряжения мышц и предупреждения общего утомления (что особенноважно при малоподвижном состоянии оператора); обеспечивает свободноеперемещение и фиксацию тела относительно рабочей поверхности. Горизонтальнаяповерхность и спинка сиденья могут быть плоскими или профилированными.Профилирование характеризуется углами наклона спинки (4-5 град. в сторонуспинки) и плоскость сидения (10-15 град. вверх от плоскости сидения).Оптимальным также считается расположение, когда передний край сидения вдвинутпод стол на 100-150 мм. Рациональное освещение рабочего места является одним изважнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека,предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильноорганизованное освещение создает благоприятные условия труда, повышаетработоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем местепрограммиста должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрениявыполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:
·  недостаточность освещенности;
·  чрезмерная освещенность;
·  неправильное направление света.
Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения,ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности.Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильноенаправление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики,дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастномуслучаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчетосвещенности.
Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системыосвещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения.Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ПЭВМ должно осуществлятьсясистемой общего равномерного освещения. Допускается установка светильниковместного освещения для подсветки документов. Оно не должно создавать бликов наповерхности экрана.
В качестве источниковсвета при искусственном освещении рекомендуется применять люминесцентные лампытипа ЛБ со светильниками серии ЛПО36 с зеркализованными решетками. Приустройстве отражённого освещения в производственных и административно –общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностьюдо 250 Вт. Лампы накаливания лучше использовать для местного освещения зонырабочего документа (клавиатуры, книги, тетради).
В поле зрения операторадолжна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Для снижения блескостинеобходимо:
1 использовать дляобщего освещения светильники с рассеивателями и экранирующими решетками,яркость которых в зоне углов излучения более 50 градусов от вертикали не должнопревышать 200 кд/м2;
2 использовать дляместного освещения светильники с непросвечивающими отражателями и защитнымуглом не менее 40 градусов.
Искусственное освещение выполняется посредством электрическихисточников света двух видов: ламп накаливания и газоразрядных ламп. Дляосвещения помещений рекомендуется принимать газоразрядные лампы.
Рассчитаем систему общего искусственного для операторскойкомнаты, площадью S=12*14м2,высотой H=2,9м, с побеленным потолком исветлыми стенами с закрытыми белыми шторами. Рабочая поверхность расположена навысоте hраб=0,8м. Источники света газоразрядныелампы.
Освещение считаем по методу коэффициента использованиясветового потока, который предназначен для расчета общего освещениягоризонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов.
Световой поток ламп в светильнике находится поформуле:
/>,(3.1)
где Е – нормируемая освещенность, лк.;
Кз – коэффициент запаса;
S –освещаемая площадь, м2;
z –коэффициент неравномерности освещения (принимается 1.1-
1.2);
N –число светильников;
h – коэффициент использования светового потока.
Для помещений общественных зданий (рабочих помещений)при искусственном освещении газоразрядными лампами, исходя их СНиП II-4-79,коэффициент запаса Кз = 1,5, а Е=300лм для зрительной работы высокойточности.
Определим число светильников:
/>, (3.2)
где L – расстояние между рядами источников света,
/>, (3.3)
где l — коэффициент наивыгоднейшегорасположения светильника,
задается от 1,2 до 1,8
hр – расчетная высота, м;

hр= H – hраб – hсв,(3.4)
где hсв –высота свеса до 1м, если H/>5м
hр= 2,9 – 0,8 – 0,7 = 1,4м
Тогда />
Количество источников света:
/>,
Для равномерного распределения Nвозьмем равным 36
Индекс помещения:
/>,(3.5)
где А – длина помещения, м;
В – ширина помещения, м;
Тогда />,
Исходя из данных коэффициент отражения потолка и полапо данным СНиПа /> , т.к. потолоксвежепобеленный и также стены с закрытыми белыми шторами и далее выбираемкоэффициент использования светового потока, учитывая индекс помещения i =4,6, коэффициент использования светового потока h = 0,8.
Тогда, /> лм.
Выбираем из СНиПа по техническим данным газоразрядных лампподходящую нам лампу, исходя из полученного светового потока:
Лампа типа – ЛД – это газоразрядная лампа низкого давления;
Номинальная мощность – 40Вт;
Номинальный световой поток – 2340лм.
Размеры лампы:
Диаметр d =40мм;
Длина по штырькам l = 1213,6 мм.
Схематически размещение ламп показано на рис.7.1/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

14м

3.2 Пожарная безопасность ввычислительном центре
Пожарнаябезопасность — состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, ав случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасныхфакторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
Причины пожаров и взрывов могут быть электрического инеэлектрического характера.
Причинамипожаров и взрывов неэлектрического характера могут быть:
· Неосторожноеобращение с огнем.
· Неисправностьпроизводственного оборудования.
· Курение впожароопасных помещениях.
К причинам электрического характера относятся:
· Искрение в электрическихаппаратах, электростатические разряды и удары молнии;
· Токи короткихзамыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, а также значительныеэлектрические перегрузки проводов и обмоток электрических аппаратов;
· Плохие контакты вместах соединения проводов;
· Электрическаядуга, возникающая в результате ошибочных операций с коммутационной аппаратуройпри переключениях в электроустановках или во время дуговой электрическойсварки, которая может вызывать воспламенение расположенных вблизи горючихматериалов и маслонаполненных аппаратов.
Организациямероприятий по предотвращению пожара.
· Проведение инструктажа 1 раз вгод. Производится административно-техническим персоналом.
· Разработка путей эвакуации людей припожаре. Для эвакуации время 3 минуты. Эвакуационные выходы – это выходынепосредственно наружу, выходы непосредственно на лестницу или коридор, имеющиевыход наружу. Окно не является эвакуационным выходом.
· Использование средств тушения ипредупреждения пожара (огнетушители, пожарная сигнализация).
Эффективным химическим средством тушения огня являетсяуглекислота. При быстром испарении углекислоты образуется снегообразная масса,которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию кислорода иохлаждает горючее вещество.
В качестве средств местного пожаротушения применяютсяуглекислотные огнетушители. Такие огнетушители применяются для тушенияэлектропроводки и оборудования находящиеся под напряжением.
Ручные углекислотные огнетушители типов ОУ-2. Они приводятся в действиевручную открыванием вентиля путем вращения маховика против часовой стрелки.
Все огнетушители подвергаются периодической проверке иперезарядке.
Расчет установки пожаротушения.
Помещение, в котором находится операторская, относится к категории Д попожаробезопасности, так как в нём содержатся несгораемые вещества и материалы вхолодном состоянии.
В целях предотвращения пожаров, все помещения зданий и учреждений вобязательном порядке по возможности оборудуются установками автоматическойпожарной защиты. Цель данных установок заключается в своевременном оповещении ипоследующим эффективным тушением горящих участков.
Одним из главных факторов определяющих эффективность установкипожаротушения, является время от начала действия контролируемого параметра, наизвещатель, до момента его срабатывания. Поэтому для увеличения эффективностиустановки в целом устанавливается два типа пожарных извещателей. Ручные,устанавливаются в легко доступных для окружающих местах, а автоматические,устанавливаются в зависимости от контролируемого параметра и зоны действия.
Для нашего типа помещения используются пожарные извещатели типа ДТЛ(датчик тепловой легкоплавкий), срабатывающий при температуре 72С0,позволяющий контролировать площадь до 15м2.Очень важна при этомсистема звукового и визуального оповещения, позволяющая вовремя организоватьэвакуацию находящегося в помещении персонала.
Защищаемое помещение должно быть оборудовано специальным планомэвакуации, который располагается непосредственно при выходе из помещения.
Аэрозольные установки пожаротушения типа Т-2МА с тросовым пуском получилиширокое распространение благодаря высокой эффективности в работе и относительноне сложным техническим обслуживанием. Поэтому для защиты операторской, даннаяустановка является оптимальной.
Произведём расчёт установки аэрозольного пожаротушения.
Определим массу огнетушащего средства:
/> (3.6)
где qрасч = К× qн × Wпом – расчётная масса огнетушащего средства, кг;
(К – коэффициент не учитываемых потерь, принимаемый по СН 75 – 76 равный1,07 — 1,25, в зависимости от категории пожарной опасности производства взащищаемом помещении и степени его герметичности; qН – массовая огнетушащая концентрация огнетушащегосредства 0,22 – 0,26 кг/м3 для состава 3,5 Б2 (смесь 30% сжиженнойуглекислоты и 70% бромистого этила); Wпом – объём защищаемого помещения м3, Wпом = 119м3); К2 – коэффициент,учитывающий остаток огнетушащего средства в системе, по СН 75-76 принимается0,1 – 0,4 в зависимости от вида огнетушащего средства, диаметра и длинытрубопровода; отсюда:
/>,(3.7)
Получим:
/> (3.8)
Определим число баллонов:
/>(3.9)
где 2 – коэффициент, учитывающий 100% запас огнетушащего средства, по СН75 – 76; qБАЛ –масса огнетушащего средства в баллоне (30кг);
отсюда:
/>(3.10)
Определим диаметр трубопроводов (мм)
Магистрального:
/>, (3.11)

где dC – диаметр сифонной трубки в рабочем баллоне (10мм); nОДН – число баллонов, разряжаемых на данное направление (nОДН= 2).
Получим:
/>, (3.12)
Распределительного:
/>(3.13)
где dМ –диаметр магистрального трубопровода; qP – количество огнетушащегосредства подаваемого по распределительному трубопроводу;
qМ — количество огнетушащего средства, подаваемого помагистральному трубопроводу:
/>(3.14)
Определим требуемое число выпускных насадок nН:
/>(3.15)
где dН –диаметр насадка, мм, отсюда:
/>, (3.16)

Определим расчётное время выпуска огнетушащего средства в защищаемоепомещение:
/>, (3.17)
где qТР –массовый расход огнетушащего средства через трубопровод данного направления,кг/с, (0,7 кг/с); τН — нормативное время тушения (150с).
/>,(3.18)чтосоответствует условию τР /> τН.
3.3 Охрана окружающей среды напредприятии связи
Предприятия и сооружениясвязи в отличие от химических, нефтехимических, металлургических,целлюлозно-бумажных и других подобных предприятий и сооружений поотрицательному воздействию на атмосферу и гидросферу условно можно отнести ксравнительно «чистым».
Однако в процессесооружения объектов связи, хотя и на незначительной площади поверхности землипроисходит нарушение экологического баланса. Технологические процессы иоборудование, используемые в связи, все же являются источником определенногоколичества вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу и попадающих вгидросферу. Помимо этого значительное число предприятий и сооружений связиявляются мощным источником электромагнитных полей, охватывающих большиепространства и отрицательно воздействующих на экологический баланс биосферы.
Поэтому в промышленностисвязи необходимо серьезное внимание уделять вопросам оценки ее воздействия наокружающую среду и разрабатывать природоохранные мероприятия. Припроектировании предприятий и сооружений связи должно предусматриваться экономноеиспользование земли и эффективные средства защиты окружающей среды отзагрязнения. Технические решения должны предусматривать снижение загрязненностидо допустимого уровня или ликвидацию вредных выбросов в атмосферу. При наличиитехнологических процессов, предусматривающих использование воды в значительныхобъемах, технические решения должны обеспечивать применение систем оборотноговодоснабжения, уменьшения количества сточных вод или применение бессточныхсистем. Наибольшая концентрация каждого вредного вещества, эмиссируемогопредприятием, не должна превышать предельно допустимых концентраций,устанавливаемых действующими нормами.
Существующие правила проектирования обязывают в каждыйтехнический проект на объект строительства включать мероприятия по защитеокружающей среды от загрязнения сточными водами и выбросами в атмосферу. Вкаждом таком проекте обязательны обоснование и расчеты к применяемым проектнымрешениям по утилизации элементов, содержащихся в сточных водах и выбросах ватмосферу, их очистке и обезвреживанию. Помимо этого в проекты строительствапредприятий и сооружений связи обязательно должны быть включены вопросы,связанные с восстановлением (рекультивацией) земельного участка и приведениемего в состояние, пригодное
для дальнейшего использованияв сельском, лесном, рыбном хозяйствах или по назначению, например устройствукоммуникаций, дренажа и др. Рекультивацию земель, согласно существующемузаконодательству, осуществляет предприятие, организация или учреждение, ведущеестроительные работы. При возникновении опасности нарушения плодородногопочвенного покрова необходимо его снимать и хранить с целью нанесения нарекультивируемую землю.
Для линий связи (кромелиний абонентской связи) существуют специальные нормы отвода земель, которые устанавливаютширину полос земель для линий и размеры земельных участков для размещениясооружений на этих линиях. Вопрос о системном воздействии предприятий исооружений связи на окружающую среду поставлен совсем недавно. Работы в данномнаправлении только разворачиваются, и для решения проблемы предстоит ещеприложить не мало усилий. Прежде всего, необходимо получить объективные данныепо комплексному воздействию объектов связи на окружающую среду. Такого родаданные позволят разработать, оптимизировать и реализоватьорганизационно-технические мероприятия по устранению источников вредныхвоздействий и обеспечить гармоническое развитие отрасли связи с учетомтребований сохранения экологического равновесия в окружающей нас природнойсреде.

4. БИЗНЕС-ПЛАН
4.1 Сущность проекта
 
Проект связан с внедрением новой технологии GPRS в существующую систему сотовойсвязи.
GPRS (General Packet Radio Service) — технология беспроводнойпакетной передачи данных с мобильного телефона на больших скоростях (до 115Кбит/сек. против 9,6 Кбит/сек. — скорости работы мобильного телефона приобычной передаче данных). При пакетной передаче данных соответствующийрадиоканал занимается лишь в процессе передачи информации, благодаря чемудостигается более высокая эффективность его использования. В результате болееэффективно используются ресурсы сотовой сети и появляется возможность выгодногодля абонента способа тарификации, основанного не на учете времени соединения, ана количестве принятой и переданной информации. Технология GPRS активноиспользуется в следующих областях: передача данных, доступ к корпоративнымсетям, чтение и отправка электронной почты (e-mail), телематические услуги,доступ к сети Интернет, электронная коммерция, доступ к WAP-ресурсам.Практически незаменимым является применение GPRS в тех случаях, когдасуществует потребность выхода в сеть Интернет, а сделать это по обычнымпроводным линиям связи невозможно (например, если Вы путешествуете сноутбуком). Также услуга GPRS будет полезна и для пользователей домашних компьютеров,если отсутствие проводного телефона не позволяет осуществить выход в Интернет.Технология GPRS активно используется в самых различных областях: передачаданных, доступ к корпоративным сетям, чтение и отправка электронной почты(e-mail), телематические услуги, доступ к сети Интернет, электронная коммерция,MMS, доступ к WAP-ресурсам и т.д. Практически незаменимым является применениеGPRS в тех случаях, когда существует потребность выхода в сеть Internet, асделать это по обычным проводным линиям связи невозможно (например, если Выпутешествуете с ноутбуком или карманным компьютером). Также услуга GPRS будетполезна и для пользователей домашних компьютеров, если отсутствие проводноготелефона не позволяет осуществить выход в Интернет
Реализация GPRS в современных сотовых телефонах позволяетприостановить передачу данных без разрыва соединения и принять входящий звонокили SMS-сообщение. После окончания разговора передача данных автоматическивозобновится.
Создателям GPRS удалось достичь столь высокойпроизводительности без внесения кардинальных изменений в структуру и технологииGSM. Основная идея General Packet Radio Service состоит в максимальномиспользовании пакетной идеологии современных цифровых сетей. Коммутация науровне пакетов позволяет гибко регулировать доступную пользователю пропускнуюспособность в зависимости от текущей нагрузки на сеть, а значит, болееэффективно использовать радиочастотные ресурсы. Согласно методике GPRS, каждыймобильный терминал может занять под свои данные более одного логическогоканала, соответственно наращивая пропускную способность соединения по формуле:14,4 Kbps x кол-во каналов. Выделение радиоресурсов для передачи пакета будетпроисходить достаточно быстро, задержка не должна превышать 1 секунды. Такимобразом, создается иллюзия постоянного подключения к сети.
Для модернизации инфраструктурыоператору потребуется добавить два новых элемента: Serving GPRS Support Node(SGSN) и Gateway GPRS Support Node (GGSN). Между собой SGSN и GGSN связанывысокопроизводительной IP-сетью. SGSN выполняет маршрутизацию пакетов,управление логическими каналами, задачи аутентификации, шифрования и проверкипо регистру IMEI. Support Node взаимодействует со всеми архитектурнымиэлементами GSM: базами данных HLR (содержит информацию о подписчиках на услугиGPRS) и VLR, AuC, MSC, а также с BCS посредством Frame Relay. GGSN — это шлюз,связывающий сеть GPRS с внешними сетями IP и Х.25. С точки зрения внешнего узлаон выглядит как хост, владеющий всеми IP-адресами мобильных терминалов своейзоны обслуживания. Помимо всего вышеперечисленного, чтобы стандартную BCS обращаться с пакетами, к ней необходимо добавить модуль PacketControl Unit (PCU), в то время как BTS не потребует модернизации вовсе. ВнедривGPRS, операторы подготовят инфраструктуру своих сетей к приходу третьегопоколения мобильной связи. Использование новых методов модуляции EDGE (EnhancedData rates for GSM Evolution) расширяет пределы максимальной пропускнойспособности, доступной терминалу, до 300-350 Kbps. Фактически, чтобыиспользовать преимущества GPRS-сервиса, не требуется новых мобильных телефонов,необходимо будет только обновить их встроенное программное обеспечение.
4.2 Характер проекта
Внедрение технологии GPRS для сотовой компаниисвязи дает большие преимущества над другими компаниями без использования этойновой технологии.
В настоящее время передача данныхпо GSM каналам организована следующим образом: абоненту выделяется отдельныйканал, используемый системой для передачи голоса, посредством модема,встроенного в мобильный терминал, происходит передача данных через этот канал,при этом в промежутках между передачей данных канал остается занятым. GPRS(General Packet Radio Service) — это система, которая реализует и поддерживаетпротокол пакетной передачи информации в рамках сети сотовой связи GSM. Прииспользовании системы GPRS информация собирается в пакеты и передается в эфир,они заполняют те «пустоты» (не используемые вданный момент голосовые каналы), которые всегда есть впромежутках между разговорами абонентов, а использование сразу несколькихголосовых каналов обеспечивает высокие скорости передачи данных. При этом этапустановления соединения занимает несколько секунд. В этом и заключаетсяпринципиальное отличие режима пакетной передачи данных. В результате у абонентапоявляется возможность передавать данные, не занимая каналы в промежутках междупередачей данных, более эффективно используются ресурсы сети.
GPRS позволит ввести принципиальноновые услуги, которые раньше не были доступны. Прежде всего это мобильныйдоступ к ресурсам Интернета с удовлетворяющей потребителя скоростью, мгновеннымсоединением и с очень выгодной системой тарификации. Например, при просмотре спомощью системы GPRS WEB-страницы в Интернете, мы можем изучать содержимое столько,сколько нам необходимо, поскольку платим только за принятую информацию и неплатим за время нахождения в сети Интернет (не передавая данные, мы не занимаемканалы сети). При введении повременной оплаты на фиксированных телефонныхлиниях, тарифы на доступ в Интернет с мобильного GPRS-телефона будут еще болееконкурентоспособны. Технология GPRS позволит быстро передавать и получатьбольшие объемы данных, видеоизображения, музыкальные файлы стандарта MP-3 идругую мультимедийную информацию. Для тех абонентов, кто уже оценил удобствоиспользования телефонов с WAP — броузером, внедрение технологии GPRS означаетпрактически мгновенную загрузку WAP — страниц на экране телефона и болеевыгодную систему тарификации.
Для корпоративных пользователейсистема GPRS может послужить отличным инструментом для обеспечения безопасногои быстрого доступа сотрудников к корпоративным сетям предприятий, к почтовым,информационным серверам, удаленным базам данных. При этом появится возможностьполучать доступ к корпоративным сетям даже если абонент находится в сетидругого GSM оператора, с которым организован GPRS-роуминг.
Также, возможен разговор по телефону в процессе GPRS-соединения. Реализация GPRS всовременных сотовых телефонах позволяет приостановить передачу данных безразрыва соединения и принять входящий звонок или SMS-сообщение. После окончанияразговора передача данных автоматически возобновится.
Также GPRSдает возможность еще для одной новой услуги, как передача мультимедийныхсообщений-MMS. MMS (Multimedia Messaging Service)является современной альтернативой SMS и позволяет создавать, отправлять иполучать на телефон сообщения, содержащие мелодии, полноцветные изображения,фотографии, музыкальные фрагменты, большие объемы текста и т.д. MMS-сообщенияможно отправлять как на сотовые телефоны с поддержкой MMS, так и на адресаэлектронной почты.
С помощью встроенной в телефон камеры вы можете «остановитьмгновенье» и тут же переслать фотографию своим друзьям, порадовать ихоригинальной анимированной открыткой или удивить ”говорящим письмом”
Область применения MMS не ограничивается развлекательнымиуслугами. Уже существуют устройства, которые позволяют вести фотосъемкуохраняемой территории и через определенные промежутки времени автоматическиотсылать «фоторепортажи» в виде MMS-сообщений на ваш телефон.
Ближайший конкурент GPRS -технологияHSCSD (High Speed Circuit Switched Data) — для получения большей пропускнойспособности использует тот же принцип объединения нескольких логическихканалов. Но основной ее недостаток ясен уже из полного названия — коммутацияканалов, крайне неудачный подход, особенно в условиях динамического изменениянагрузки на сети GSM. Это все равно, что предложить одному пользователюмногоквартирного дома сервис DSL, просто сведя в его квартиру все доступныетелефонные линии.
Появление технология GPRS должнозначительно ускорить развитие мобильной передачи данных во всех областяхчеловеческой деятельности. Во многом это связано с появлением новых услуг,развитие которых было затруднено из-за низкой скорости и высокой стоимостипередачи данных через голосовые каналы GSM. Технология GPRS позволит абонентамполучать доступ в глобальную сеть из любой точки, где существует покрытие сети,при этом цена такой передачи будет чрезвычайно привлекательной, а при введенииповременной оплаты на фиксированных телефонных линиях, тарифы на доступ вИнтернет с мобильного GPRS-телефона будут еще более конкурентоспособны. Существуютидеи промышленного применения данной технологии для различных задач подвижногомониторинга и контроля состояния объектов.
Использование GPRS технологии во многом расширяетспектр услуг оператора сотовой связи, что привлекает большое число абонентовсотовой связи и дает большое преимущество перед конкурирующей компании.
4.3Маркетинг
4.3.1Продукция
С использованием новой технологии GPRS, оператор сотовой связипредоставляет продукцию в виде передачи информации, с различными возможностямив услугах. Связь между абонентами является беспроводной. По состоянию на конец2003 года сотовые операторы Казахстана обслуживали в совокупности около 1.5млн. абонентов (в 2002 году – 900 тысяч), или почти 10% населения республики.При этом только за прошлый год операторы мобильной связи приобрели 564 тысячиновых пользователей (с учетом оттока). Если эта тенденция сохранится, то доконца текущего года в республике будет насчитываться не менее 2.4 млн.пользователей сотовой связи. На основании этих данных можно предположить, что кначалу 2005 года количество пользователей мобильной связи превысит количествопользователей фиксированной связи. По данным “Казахтелекома” на начало 2004года в среднем на 100 жителей Казахстана приходилось 15 телефонных аппаратовфиксированной связи (в городах — 22, в сельской местности – 6.5).
В нашей стране, компания K-Cell, уже в прошлом году запустила в коммерческоеиспользование предоставление новых услуг пакетной передачи данных WAP, MMS с использованием GPRS технологии.
Тем самым, компания во многомувеличила спектр предоставляемых услуг, вызывая интерес у новых абонентов,сохраняя статус стабильности и продвижения в области сотовой связи с новымитехнологиями для старого числа абонентов, и происходит больший захват рынка посравнению с конкурирующими компаниями.
4.3.2 Ценообразование
Вценообразовании сотовой компании по предоставлению мобильных услуг связи,заложен затратный механизм, т.е.
Цусл=с/с+Пр,
Цусл-цена услуги предоставляемой оператором сотовой связи;
c/c-себестоимость;
Пр-продукция оператора сотовой связи.
Авнутри компании ценообразование разделяется по разным факторам, как покатегории потребителей, по времени и по определенным льготам.
Сотоваякомпания с использованием новой технологии GPRS,позволяет устанавливать виды услуг, регулируемые государственным рынком, гдениже себестоимость и цены на предоставляемые услуги, и нерегулируемыегосударственным рынком, где компания сама устанавливает определенные тарифы напредоставляемые услуги своей компании.
Вэтом случае сравним предоставляемые услуги и тарифы двух казахстанскихоператоров сотовой связи: “GSM Казахстан” – K'cell, и “Кар-Тел”- K-mobile втаблицах указана стоимость за указанный интервал округления.
Таблица8.1- Эфирное время K-mobilе.Время Направление звонка Стоимость звонка Интервал округления 7:00-22:00 с K-mobile на K-mobile/ EXCESS 7,26 тенге 10 сек (рабочее время) с K-mobile на городские телефоны по Казахстану с K-mobile на телефоны других сотовых компании 43,56 тенге 60 сек 22:00-7:00(рабочие дни+выходные и праздничные дни, круглосуточно) с K-mobile на K-mobile/ EXCESS 3,63 тенге 10 сек с K-mobile на городские телефоны по Казахстану 6,05 тенге 10 сек с K-mobile на телефоны других сотовых компании 36,30 тенге 60 сек Таблица 8.2 — Эфирное время K-cellВремя Направление звонка Стоимость звонка Интервал округления круглосут. Исходящие звонки по Казахстану на K’cell, ActiV 5,01 тенге 10 сек 8:00-20:00 Исходящие звонки по Казахстану на городские номера в зоне покрытия сети K’cell 6,38 тенге 10 сек 20:00-8:00 и выходные дни Исходящие звонки по Казахстану на городские номера в зоне покрытия сети K’cell 5,48 тенге 10 сек 8:00-20:00 Исходящие звонки по Казахстану на номера других операторов сотовой связи и городские номера вне зоны покрытия сети K’cell 39,46 тенге 60 сек 20:00-8:00 и выходные дни Исходящие звонки по Казахстану на номера других операторов сотовой связи и городские номера вне зоны покрытия сети K’cell 32,88 тенге 60 сек

Таблица8.3 — Некоторые услуги сотовых операторовНазвание услуги оператора Стоимость K-cell Стоимость K-mobile Описание Отправка мультимедийных сообщений (MMS) 16,44 тенге ------ Стоимость за отправку одного сообщения WAP 13,70 тенге ------ Стоимость 100 KB, шаг 10KB Мобильный интернет 34,25 тенге ------ Стоимость 1MB, шаг 100KB (08.00 — 20.00) Мобильный интернет 20,55 тенге ------ Стоимость 1MB, шаг 100KB (20.00 — 08.00) SMS info 8,22 тенге 8,5 тенге Стоимость за отправку одного сообщения Отправка коротких сообщений (SMS) 8,22 тенге 7,5 тенге Стоимость за отправку одного сообщения SMS mix (картинка, логотип или мелодия) 54,80 тенге 54 тенге Стоимость за отправку одного сообщения SMS from e-mail 821,99 тенге в месяц 26,7 тенге за каждый день до момента отключения от услуги Для K-mobile: 400 тенге снимаются со счета сразу после подключения услуги, 400 тенге за 1-й период (15 дней)
4.3.3 Емкость рынка
Несмотряна то, что история рынка сотовой связи в Казахстане насчитывает 10 лет (в 1994году компании “ Алтел” была выдана первая лицензия на мобильную связь вКазахстане в стандарте AMPS-аналоговый стандарт), действительное масштабноеразвитие этого сегмента началось всего лишь 5 лет назад, когда были развернутыпервые коммерческие сети GSM. Так, в 1998 году (коммерческий запуск – весна 1999года) возведение сетей в стандарте GSM 900 начали компании “GSMКазахстан” (более 1млн. абонентов) и “Кар-Тел” (более 450 тысяч), каждая изкоторых выплатила правительству по $67.5 млн. за спектр в 7.5 МГц и за право вбезконкурсном порядке приобрести дополнительные 5 МГц, доведя диапазон до 12.5МГц. Однако по сей день обе компании используют лишь по 5 МГц, что приводит кчрезмерным капитальным затратам для организации необходимой плотности покрытия,не позволяя никому строить сети GSM экономически целесообразнымспособом. В распоряжении операторов не более трети от стандартного GSM900, тогда как остальные частоты заняты военными и авианавигационными службами.
Темне менее GSM- операторы продолжают активно развиваться ипривлекать ресурсы для большего покрытия сети. На сегодняшний день К’cellустановил 6 коммутаторов которые позволяют обслуживать до 1.5 млн. номеров,более 600 базовых станций, из которых 226 было установлено в 2003 году. Втечении 2004 года планируется установка 400 базовых станций по всемуКазахстану. В конце ноября 2003 года был подписан контракт с компанией Ericsson стоимостью $24 млн. на поставку оборудования и услуг для расширениясуществующей сети.
Второйоператор GSM- компания K-mobile – летом2003 года инвестировала более $30 млн. в развитие сети, которые пошли надвукратное расширение емкости коммутаторов и количества базовых станций. А осенью2003 года произвели монтаж нового оборудования компании Alcatel.
Ещеодин оператор сотовой связи Dalacom, начавший предоставлять услуги в стандарте CDMAс 12декабря 2003 года.
Длянашей страны это уже вполне здоровая конкуренция в сотовой системе связи.Конечно, чем выше уровень благосостояния целевой аудитории потребителеймобильной связи, тем большее число операторов может работать на рынке безсущественного ущерба для рентабельности и для качества создаваемой имиинфраструктуры.
Следуеттакже учитывать плотность населения – в странах с небольшой плотностьюнаселения успешного функционирования более чем двух операторов, как правило, ненаблюдается. У этой закономерности есть простая экономическая интерпретация: встранах с низким уровнем платежеспособности услуги GSM становятсямассовыми только при низких показателях ARPU – размерсреднего ежемесячного счета за услуги мобильной связи. В результате рынок можетобеспечить лишь очень медленный возврат средств, вложенных в создание сети. Втаких условиях создание более чем двух полностью дублирующих друг друга сетейпрактически всегда экономически неоправданно.
Поприведенным данным можно сделать вывод, что лидирующее место в данное время нанашем рынке занимает компания K’cell, и в будущем это несомненно будет связано сдолгожданным внедрением новых сетевых технологий, как GPRS- “Мобильныйинтернет” и WAP, что было запущено в эксплуатацию с прошлого года, ав этом году они станут доступны и для абонентов Activ (карточная система от K’cell ) наряду с услугой MMS. Но в скоромбудущем и компания K-mobile не собирается отставать и терять новых абонентов,сейчас работы по новой технологии проводятся в тестовом режиме.
4.3.4 Продвижение услуги
Конечно,продвижение любой услуги, а тем более новой осуществляется с помощью рекламы иразличных акций.
Если смотреть поверхностно, то наибольшее количестворекламных акций операторов было посвящено привлечению абонентов на карточныевиды услуг связи, у K’cell это Activ (700тысяч абонентов), K-mobile – Excess (200 тысяч абонентов), у Dalacom – Pathword (несколько десятков абонентов).
Так, абоненты Activпочти целый год при покупке загрузочной карты получали 100 единиц, или около1$, на баланс телефона, чуть позже данная акция трансформировалась в“бесплатные” четные минуты разговора и SMS – службы. Конечно, наиглавнейшим событием сталодолгожданное внедрение новых сетевых технологий, таких как GPRS, MMS, WAP. Всентябре прошлого года услуги на базе технологии GPRS – “Мобильный Интернет” и WAP были введеныдля абонентов K’cell, в этом годуони станут доступны и для абонентов Activ наряду с услугой MMS.Доносится до потребителя через информационную рекламу, как на телевидении, таки уличных билбордов.
K-mobile предложилбывшим пользователям “K-card” и новым абонентам новый тарифныйплан Excess. Честно говоря, необходимо отметитьталантливость маркетологов компании, сумевших удачно выпустить карточный пакети продавать услуги. Новая связь был укреплена такими акциями, как получение 2единиц за входящие звонки стоимостью в “одну единицу” все лето 2003 года, сзимы этого года предоставление со 2-й по 5-ю минуты бесплатно. В дополнение спривлекательными тарифами, особенно после окончания монтажа нового оборудованияAlcatel, K-mobile началжесткую кампанию по привлечению новых клиентов как через концерты известныхисполнителей, так и циклов ТВ-передач и видеороликов.
4.4 Организационный план
Внедрение новой технологии GPRS, в существующую компанию по предоставлению услугсотовой связи, подразумевает определенный организационный план.
Для осуществления проекта создается дополнительный штатсотрудников, т.е. принимают новых специалистов на предприятие. Каждый отделзанимается конкретными задачами и проблемами, из них: отдел по планированиюсети, отдел по оптимизации сети, инженера работающие на коммутаторе (Switch), OMC операторы и соответственно создается GPRS отдел. На выполнение определенныхмонтажных работ нанимаются контрактные специалисты, с компании “КазСвязьМонтаж”, которые занимаются монтажом. Оператор сотовой связи, в нашем случае, K-mobile, заключает контракт с компанией “Alcatel” по предоставлению оборудования длямодернизации сети. Основное решение по дальнейшему изменению сети остается закомпанией “Alcatel”, но с возможными предложениями внекоторых вопросах от других коммуникационных компаний, как “Cisco Systems”. По контракту компания поставщик “Alcatel” в дальнейшем оказывает техническуюподдержку и слежение за сетью сроком на один год. Более детальное распределениеобязанностей происходит по договоренности между компаниями. Текущееобслуживание и управление за сетью происходит постоянно. Затраты компания будетнести только за модернизацию сети, а гарантийное обслуживание сети входит вконтракт.
Финансирование нового проекта компания полностью возлагает насебя, с целью в дальнейшем получения прибыли.
4.5 Производственный план
1. Производственныйплан начинается с возникновения определенной идеи.
2. Затемразрабатывается проект на ее осуществление
3. Разрабатываетсябизнес-план проекта.
4. После чеговыбирают компанию по предоставлению оборудования для новой технологии.
5. Заключаютконтракт, в данном случае компания “Alcatel”.
6. Производитсяустановка нового оборудования, в течении 15 дней.
7. На срок в 4месяца, новая технология должна проработать в тестовом режиме без коммерческогоиспользования, при постоянной технической поддержки компании “Alcatel”.
8. Послетестирования новая технология становится новым коммерческим проектом и сдаетсяв эксплуатацию для многочисленных абонентов сети, обязательно сопровождаясьинформационными рекламными роликами для потребителей и с использованиемразличных акций.
Для реализации данного проекта потребуется следующее оборудование. Ценына оборудование представлены в долларах США (у.е.). Стоимость 1 у.е. равна136.92 тг. по курсу Нац. банка РК.

Таблица 8.4 — Основные составляющие GPRS для 1 городаНаименование оборудования Цена оборудования Количество у.е. тг MFS 66000 9036720 1 GGSN 40000 5476800 1 SGSN 60000 8215200 1 Стоимость всего оборудования 22728720 тг
4.6 Финансовый план
Финансовый план включает расчет следующих показателей:
1) Капитальныевложения (инвестиции).
2) Эксплуатационныерасходы, связанные с внедрением данной технологии.
3) Экономическаяэффективность проекта.
Данная технология является дополнением к существующей сетисотовой связи стандарта GSM,поэтому приведет к приросту капиталовложений, эксплуатационных расходов,доходов и других показателей. Чтобы не путаться в расчетах, будем считать ихкак показатели от внедрения сети, и опустим знак прироста.
1) Капитальные вложения включают в себя [11]:
КВл = КОбор + КМонт + КТР+ КПр, (8.1)
где, КОбор – стоимость приобретаемого оборудованиядля функционирования данной технологии.
КМонт – оплата за установку оборудования. Поконтракту работы будет производить компания “Alcatel” за дополнительную плату.
КМонт=5000 у.е.=681600тг .
В данном проекте учитываются капиталовложения оборудования имонтажа, остальные КТР и КПр не учитываются, т.е.равняются нулю.
Определим капитальные вложения по формуле (8.1):
КВл = 22728720+681600=23410320 тг,
3)Эксплуатационные расходы
Целью определения расходов основной деятельности(эксплуатационных затрат) является расчет их необходимой величины дляобеспечения нормальной производственной и коммерческой деятельности предприятия.Поэтому каждая статья увязывается с другими показателями работы, уровенькоторых влияет на абсолютную величину составляющих сметы затрат.
Эр = А0+ ФОТ + ОСН + Нр,(8.2)
Определим амортизационные отчисления (А0).
Экономической мерой возмещения износа основныхпроизводственных фондов является амортизация. Амортизация представляет собойпостепенный перенос стоимости основных производственных фондов (ОПФ) настоимость на вновь создаваемой продукции или услуг по мере их износа.Количественной мерой амортизации, и ее денежным выражением являютсяамортизационные отчисления, предназначенные на полное восстановление основныхпроизводственных фондов. Нормы амортизации (НА) составляют 15%.
Амортизационные отчисления составят [11]:
/>тг, (8.3)
Определим фонд оплаты труда (ФОТ)
В затраты на оплату труда включаются все выплаты работникамосновной деятельности, предусмотренные трудовым законодательством, а такженекоторые стимулирующие и компенсационные выплаты. По этой же статьеучитывается фонд оплаты по трудовым соглашениям. Сумма затрат на оплату трудаопределяется умножением среднемесячной зарплаты (ЗПМ) одногоработника на среднегодовую численность производственного персонала (ЧСР),т.е.
ФОТ=ЗПСР ×ЧСР×12, (8.4)
где, ЗПМ=48000 тг,
/>тг,
Отчисления на социальные нужды (ОСН) представляютсобой обязательные для каждого предприятия выплаты по установленным взаконодательном порядке нормам в государственные или иные фонды социального страхования,обязательного медицинского страхования и прочие. Отчисления на социальные нуждыопределяются от фонда заработной платы за вычетом пенсионного фонда:
/>тг, (8.5)
К накладным расходам НР относятся косвенныерасходы, все неучтенные расходы – управленческие, хозяйственные, затраты заобучение кадров.
Накладные расходы составят:
/>тг, (8.6)
Тогда,
ЭР=1152000+207360+3511548+576000=5446908тг,
3) Основными финансовыми показателями в экономике связиявляются доходы. Поскольку главная цель отрасли связи состоит в предоставлениипотребителям телекоммуникационных услуг, доходы (выручка) от их реализации поустановленным тарифам называются доходами от реализации (платных) услугосновной деятельности (ДРЕАЛ), и вычисляется [11]:
/>, (8.7)
NПОЛ = 70000 – среднее количество предполагаемых пользователейпосле внедрения технологии,
Q1MB= 0,27 у.е. – стоимость за 1Мб информации
QМЕС=10 Мб – объем используемой информации в месяц,
Тогда,
/>у.е.,
ДРЕАЛ= 310534560 тг,
В рыночной экономике условием деятельности любого предприятияявляется превышение его доходов от реализации товаров и услуг над расходами,связанными с их созданием и получение доходов (прибыли) от обычнойдеятельности. Доходы от обычной деятельности (прибыль) выступает в качествеважнейшего показателя, который характеризует конечные результаты иэффективность деятельности предприятия. Основная прибыль (ПрОСН)равняется к доходу от основной деятельности, она определяет эффект работыпредприятия как разницу между полученными доходами от реализации услуг исредствами, израсходованными в процессе создания услуг, т.е.
ПрОСН=ДОСН=ДРЕАЛ – ЭР,(8.8)
ПрОСН= 310534560-5446908= 305087652тг,
Прибыль подлежит налогообложению, при котором определеннаячасть перечисляется в бюджет в соответствии с действующим законодательством.Оно может предусматривать наличие определенных льгот, которые освобождаютнекоторую долю доходов от обычной деятельности (прибыли) от уплаты налога.Прибыль налогообложения определяется:
ПрНАЛ/ОБЛ = ПрОСН — ЮН, (8.9)
где, ЮН – юридический налог и определяется:
/>, (8.10)
где, НСТ = 3% – ставка налога,
/> тг,
Тогда прибыль налогообложения равняется:
ПрНАЛ/ОБЛ = 305087652 – 9152629,56 = 295935022,4тг,
Прибыль налогообложения равняется чистой прибыли, оставшейсяв распоряжении предприятия [10]:
ПрНАЛ/ОБЛ=ПрЧИС, ОСТАВ. В РАСП. ПРЕД.,
Чистую прибыль оставшуюся в распоряжении предприятия можно представить вструктурном виде, где указывается удельный вес определенных фондов
/>
                         ПрЧИС, ОСТАВ. В РАСП. ПРЕД.
/>

/>/>/>
ФН-70%                       ФП-25%                                      РФ-5%

ФН – Фонд накопления,
ФП – Фонд потребления,
РФ – Резервный фонд
Фонд накопления определяется:
ФН = 0,7× ПрЧИС, ОСТАВ. В РАСП. ПРЕД., (8.11)
ФН = 0,7× 295935022,4= 207154515,7 тг,
Определим ожидаемые чистые денежные поступление (ОЧДП ):
ОЧДП = ФН + А0= 207154515,7 + 3511548 =210666063,7 тг, (8.12)
4) Определим период окупаемости (ТОК) – этоминимальный временной интервал (от начала осуществления проекта), за которыйокупятся затраты, связанные с предоставлением услуг предприятия, и послекоторого предприятие начнет получать прибыль:
/>= 1,2мес, (8.13)
Определим коэффициент экономической эффективности (ЕЭ.Эф):
/> ,(8.14)
Сведем все полученные результаты по проекту в таблицу 8.5
Таблица 8.5 – Технико-экономические показатели внедренияновой технологии.№ Наименование показателей Численные значения 1 Капитальные вложения на технологию 23410320 тыс.тг 2 Дополнительный прирост пользователей 70000 чел. 3
Прирост эксплуатационных расходов (ЭР) 5446908 тыс.тг 4
Прирост дохода от реализации услуг от основной деятельности (ДРЕАЛ) 310534560 тыс.тг 5
Прирост прибыли от основной деятельности (ПрОСН) 305087652 тыс.тг 6 Ожидаемые чистые денежные поступления (ОЧДП) 210666063,7тыс.тг 7
Срок окупаемости (ТОК) 1,2 мес
По данному проекту можно сделать вывод, что внедрение новойтехнологии GPRS для оператора сотовой связи,является экономически целесообразно.
Предприятиевнесет капитальные вложения равные 23410320тыс.тг, понесет эксплуатационныезатраты равные 5446909тыс.тг и доход от реализации услуг от основнойдеятельности составит 310534560тыс.тг. Срок окупаемости 1,2 месяца.