Содержание
Введение
Глава 1 Сравнениесуществующих систем радиодоступа и обоснование выбора для проектируемой сети
Глава 2 Описание итехнические характеристики аппаратуры WiMAX
2.1 ASN шлюзы
2.2 Базовая станцияBreezeMAX 4Motion
2.3 Антенные системы
2.4 Абонентское оборудование
Глава 3 Структура сетиmobile WiMAX
Глава 4 Расчет зоныобслуживания с использованием модели Окамуры-Хата
Заключение
Список используемойлитературы
Введение
Существующие системы проводной цифровой связи уже немогут в полной мере удовлетворять растущим потребностям высокоскоростногоширокополосного доступа. Важнейшими их недостатками являются длительные срокипрокладки, сложности расширения, высокие затраты, проблема «последнеймили». Основной является так называемая проблема «последнеймили». Высокоскоростные цифровые соединительные линии DSL (Digital Subscriber Line) не снимают этой проблемы.
Целью курсового проекта является проектирование сетибеспроводного широкополосного доступа на основе технологии mobile WiMAX.
WiMAX — одна изтехнологий, призванных решить проблему широкополосного доступа к транспортнымсетям, а вдобавок избавить пользователей от необходимости проводногоподключения. WiMAX должен обеспечить высокоскоростной, защищенныйбеспроводной доступ с поддержкой контроля над качеством на периферии сети.
Эта технология не является воплощением принципиальноновой концепции. Скорее, ее стоит рассматривать как эволюционное развитиепоявившихся ранее технологий широкополосного беспроводного доступа (ШБД).
Основное достоинство WiMAX — наличиеобщепринятого стандарта, который позволяет производителям работать над однойтехнологией, обеспечивая взаимную совместимость оборудования.
Цель технологии WiMAX заключается в том, чтобыпредоставить универсальный беспроводный доступ для широкого спектра устройств(рабочих станций, бытовой техники «умного дома», портативныхустройств и мобильных телефонов) и их логического объединения — локальныхсетей.
Надо отметить, что технология имеет ряд преимуществ:
ü По сравнению с проводными (xDSL,T1), беспроводными или спутниковыми системами сети WiMAX должны позволитьоператорам и сервис-провайдерам экономически эффективно охватить не тольконовых потенциальных пользователей, но и расширить спектр информационных икоммуникационных технологий для пользователей, уже имеющих фиксированный(стационарный) доступ.
ü Стандарт объединяет в себятехнологии уровня оператора связи (для объединения многих подсетей ипредоставления им доступа к Интернет), а также технологии «последнеймили» (конечного отрезка от точки входа в сеть провайдера до компьютерапользователя), что создает универсальность и, как следствие, повышаетнадёжность системы.
ü Беспроводные технологии болеегибки и, как следствие, более просты в развёртывании, так как по мере необходимостимогут масштабироваться.
ü Простота установки как факторуменьшения затрат на развертывание сетей в развивающихся странах,малонаселённых или удалённых районах.
ü Дальность охвата являетсясущественным показателем системы радиосвязи. На данный момент большинствобеспроводных технологий широкополосной передачи данных требуют наличия прямойвидимости между объектами сети. WiMAX благодаря использованию технологии OFDMсоздает зоны покрытия в условиях отсутствия прямой видимости от клиентского оборудованиядо базовой станции, при этом расстояния исчисляются километрами.
ü Технология WiMAX изначальносодержит в себе протокол IP, что позволяет легко и прозрачно интегрировать её влокальные сети.
ü Технология WiMAX подходит дляфиксированных, перемещаемых и подвижных объектов сетей на единойинфраструктуре.
Глава 1. Сравнение существующих систем радиодоступа и обоснование выбора дляпроектируемой сети
На сегодняшний день существует огромное количествотехнологий беспроводной передачи данных, такие как Bluetooth, UWB, Wi-Fi, DECTи др. Характеристики данных технологий представлены в табл. 1.1.
Эти технологии имеют различные области применения. Онипредназначены для организации небольших беспроводных сетей внутри помещений ипостроения беспроводных мостов. Технология WiMAX, в свою очередь, предназначенадля организации широкополосной связи вне помещений и для организациикрупномасштабных сетей. WiMAX разрабатывался как городская вычислительная сеть(MAN).
Табл. 1. 1. Характеристикитехнологий беспроводных систем доступаWPAN IEEE 802.15.3 (Bluetooth v 1.3) от 11 до 55 Мбит/с до 100 м IEEE 802.15.3a (UWB) 100 Мб/с – 1,3 Гб/с 5 – 10 м WLAN IEEE 802.11a (Wi-Fi) до 54 Мб/с до 100 м IEEE 802.11b до 11 Мб/с до 100 м IEEE 802.11g до 108 Мб/с до 100 м IEEE 802.11n до 300 Мб/с до 100 м DECT 70 Кб/с 30-70 м WMAN IEEE 802.16.2004 (fixed WiMAX) 30-40 Мб/с (до 75 Мб/с) до 50 км IEEE 802.16e (Mobile WiMAX) до 40 Мб/с
Рассмотрим некоторые другие различия между этимитехнологиями. У WiMAX лучше качество связи, чем у WiFi. Когда несколькопользователей подключены к точке доступа Wi-Fi, они буквально «дерутся» задоступ к каналу связи. В свою очередь, технология WiMAX обеспечивает каждомупользователю постоянный доступ. Построенный на технологии WiMAX алгоритмустанавливает ограничение на число пользователей для одной точки доступа. Когдабазовая станция WiMAX приближается к максимуму своего потенциала, онаавтоматически перенаправляет «избыточных» пользователей на другую базовуюстанцию.
Глава 2. Описание и технические характеристики аппаратуры WiMAX
К концу марта 2009 года WiMAX-форум зарегистрировал 94модели сертифицированного WiMAX оборудования 36 различных производителей. Хотяв основном этот список содержит оборудование для фиксированного доступа, долямобильного WiMAX постоянно растет. Широко представлено как базовое, так иабонентское оборудование.
Из наиболее значимых производителей оборудования длямобильного WiMAX отметим компании Alvarion (BreezeMAX 4Motion), Alcatel-Lucent (серия 97xx), CiscoSystem (BWX 8305 и BWX 2305), Huawei (DBTS3900 и WASN9970), Motorola (wi4 WiMAX),Samsung (mobile WiMAX Udicell), ZTE и др. Оборудование большинства из них сертифицированоWiMAX-форумом.
Подробнее рассмотрим построение оборудованиямобильного WiMAX на примере базовой и абонентской станций системы BreezeMAX4Motion израильской компании Alvarion.
Система 4Motion – это полнофункциональное решениемобильного WiMAX операторского класса, с открытой архитектурой, позволяющеесопрягать оборудование различных производителей в одной сети.
Платформа BreezeMAX 4Motion включает четыре основныесоставляющие: абонентские и базовые станции, шлюзы сети доступа (ASN-шлюзы)и серверы системы управления авторизацией, аутентификацией и доступом(ААА-серверы). Последние представляют собой достаточно стандартные сетевыесерверы (производители, которые не имеют своих AAA-серверов, обычно используютоборудование компаний Bridgewater и Cisco), вся их функциональность реализуетсяпрограммно, поэтому я не буду рассматривать их. Остальные три элементаобеспечивают прохождение данных пользователя между оконечными устройствами(мобильными станциями, узлами IP-сетей и т.п.).
2.1ASN шлюзы
Система BreezeMAX4Motion может быть реализована с двумя типами ASN-шлюзов: распределенным ицентрализованным. В случае распределенной модели функции ASN-шлюзов реализуютустройства в составе БС (модуль устройства сетевой обработки NPU) для сетей смалой емкостью (рис.2.1.а). ЦентрализованныйASN-шлюз предназначен для сетей большого масштаба с сотнями базовых станций идесятками тысяч абонентов внутри сети (рис.2.1.б). Шлюз ASN – это логическое устройство, связывающее БС с другими сетямидоступа. Шлюз ASN обеспечивает связность как на уровне каналов передачи данных,так и на уровне управления.
2.2 Базовая станция BreezeMAX 4Motion
Базовая станция обеспечивает все необходимые функции дляорганизации соединений по радиоканалу с абонентскими устройствами станции и поканалу GB Ethernet – для подключения к магистральному каналу сети провайдера.Она полностью соответствует всем требованиям стандарта IEEE 802.16e и сертификационным профилям WiMAX.Станция поддерживает режимы масштабируемой OFDMA, т.е. может работать с каналамишириной 20, 10 и 5 МГц (2048, 1024 и 512 формальных поднесущих,соответственно).
Базовая станция BreezeMAX обладает модульнойархитектурой, что позволяет легко масштабировать систему и воплощать требуемуюконфигурацию. Оборудование БС построено на основе шасси Compact PCI высотой 8U(рис. 2.2) предназначенного для установки инсталляции в 19- или 22-дюймовыестойки.
Компоненты базовой станции
•NPU –Модуль сетевой обработки (1+1).
Функции:
· Работа в прозрачном режиме (включает внешний ASNGW) илирежиме ASN-GW (BWG-IS)
· Общие действия по управлению секцией
o Управление и диагностика AU
o Управление и контроль PSU и ACU
o Быстрое переключение & поддержка резервирования
· Управление сигнализацией, включая наружную сигнализацию
· Синхронизация
o Взаимодействие с GPS антенной.
o Синхронизация и IF настройки формирования/распределениясигнала
o Поддержка хэндовера
· Особенности безопасности
o Списки доступов
o Оценка ограничений доступа (DoS)
· QoS обозначение/присвоение для E2E QoS
· Используемые частоты для проектируемых устройств2.3ГГц: 2,300– 2,360 МГц
o 2.5ГГц: 2,500 – 2,690 МГц
o 3.5ГГц: 3,400 – 3,800 МГц
o 3.3ГГц: 3,300 – 3,400 МГц
· Конфигурации 1Rx/1Tx, 2Rx/1Tx, 4Rx/2Tx, 4Rx/4Tx
o Выходная мощность: 34-39дБ
o Ширина канала до 20 МГц
o Разнесение антенн, технология MIMO и использование диаграммынаправленности
•AU –Устройство доступа (6+1)
Выполняемые функции AU/BS:
· 802.16e многоканальная OFDMA PHY
· Выполняются функции R1/R6/R8
· гибкий размер FFT(быстрого преобразования Фурье)–до 2048несущих частот
· Гибкая ширина канала – до 20 МГц
· Поддержка до 4 каналов (Tx/Rx)
· многообразие AAS
· высокоэффективный CDMA детектор
· IF подключается к RF ODU
· Широкий выбор повторного использования моделей
· Улучшенное шифрование каналов (CTC)
· HARQ
· Оценка приспособленности
· Фрагментация/ повторная сборка
· Экономия энергии
· Управление хэндовером(переключением абонентского устройства содной БС на другую)
· Управление питанием
· Управление сигналом (сетевой вход, основы взаимодействия двухабонентов сети, аутентификация и регистрация, управление соединением)
· QoS PEP для воздушного интерфейсного трафика
· Составление расписания –вычисление лимита выделяемого ресурсапри подключении для доставки всех типов данных
· Формирование кадров/пакетов
· Составление маршрута передачи данных R6 (GRE) и интерфейса802.16e Аутентификация трафика и шифрование
· Аутентификация при помощи реле
· Приемник кода безопасности
· Взаимодействие клиент/сервер
· Процесс определения IP-адреса
•PIU –Модуль интерфейса питания (1+1)
•AVU –Модуль воздушной вентиляции
•PSU –Модуль источника питания (3+1)
/>
Рис.2.2. 19-ти дюймовое шасси базовой станции BreezeMAX со всеми установленнымимодулями
Таблица 2.1 Техническиехарактеристики базовой станции BreezeMAX 4MotionЧастотный диапазон: 2.3 ГГц 2,305 — 2,360 МГц 2.5 ГГц 2,305 — 2,360 МГц 3.5 ГГц 3,399 — 3,600 МГц 5.2 ГГц 5,150 — 5,350 МГц Выходная мощность 34-39 дБ Модуляция OFDMА 1024/512 FFT с адаптивной саб-модуляцией: QPSK, 16QAM, 64QAM Ширина канала 5 МГц, 10 МГц, 20 МГц (выбирается программно) Разрешение центральной частоты 0.125 МГц
Чувствительность,
типовые значения
-80 dBm для самого высокого уровня модуляции (QAM64)@5 МГц
-98 dBm для самого высокого уровня модуляции (BPSK)@5 МГц
2.3 Антенные системы
В платформе 4Motionпредполагается использовать несколько конфигураций антенн. Так, дляформирования независимых потоков в каждом антенном канале предлагается триварианта: разнесенные антенны с различной поляризацией Антенны должны бытьразнее сены на расстояние не менее 10 длин волн (l). Как правило, для этого используются дведвухэлементные антенны с взаимной поляризацией элементов 90°, но подключаютсятолько по одному элементу в антенне. Использование кросс поляризационных антеннс поляризацией ±45° относительно линии горизонта объясняется тем, что припереотражении сигналов изменяется их поляризация. Второй вариант подразумеваетприменение Х-образной антенны с двумя элементами со взаимно-ортогональнойполяризацией. Такая поляризация обеспечивает разнесение каналов не менее чем на20 дБ. Оба этих варианта позволяют организовать передачу по двум независимымканалам.
Для реализациипередачи по четырем каналам рекомендована четырехэлементная антенная система –две Х-образные антенны (как в предыдущем варианте), разнесенные друг 0от другане менее чем на 10l. Вовсех этих вариантах подразумевается, что каждый антенный элемент формирует лучшириной 65° в азимутальной плоскости и 7° – в вертикальной (по уровню 3 дБ),уровень боковых лучей до -30 дБ в азимутальной плоскости и -17 дБ – ввертикальной. Для задач адаптивного формирования диаграммы направленностииспользуют антенные массивы из четырех близко расположенных элементов свертикальной поляризацией. Однако для смешанных режимов этот вариант неоптимален.
2.4 Абонентское оборудование
С платформойBreezeMAX 4Motion предлагается несколько вариантов оборудования конечногопользователя (CPE), которые позволяют операторам эффективно обслуживать разнообразныхпользователей в деловых и жилых секторах (рис.11). Выпускается четыре вариантаCPE: для наружного монтажа – устройства BreezeMAX PRO CPE (с наружным и внутренниммодулями), для установки внутри помещений самостоятельно инсталлируемыеустройства BreezeMAX 4Motion Si, а также модемы в формате PC Card и USB Dangle.
Устройство BreezeMAX4Motion Si – это компактное, портативное устройство, инсталлируемое непосредственноконечным пользователем. Оно напрямую подключается к ПК и активируется черезSIM-карту или с помощью специального приложения. Так же, как и абонентскоеустройство PRO, портативная абонентская станция выпускается в двух вариантах –на чипсете Intel RD2 и на чипсете компании Beceem. В первом случае устройствооснащено шестью антеннами, расположенными под корпусом.
Устройство начипсете Beceem оснащено двумя небольшими всенаправленными антеннами. Выпускаетсянесколько вариантов устройств BreezeMAX 4Motion Si для каждого из диапазонов2,3; 2,5 и 3,5 ГГц. Все они включают обязательный интерфейс IEEE 802.3 Ethernet10/100-BaseT (от 1 до 4 портов RJ-45). Опционально устройства оснащаютсямодулем IEEE 802.11b/g для организации локальной точки доступа, а такжеголосовым шлюзом для передачи VoIP.
BreezeMAX4Motio PC Card – этосетевой адаптер на чипсете Beceem, позволяющий подключать к сети мобильногоWiMAX переносной компьютер. Он выпускается для каждого из диапазонов 2,3; 2,5 и3,5 ГГц и при ширине канала 10 МГц обеспечивает максимальную скорость в нисходящемканале до 20 Мбит/с, в восходящем – до 7 Мбит/с. Ширина канала задается приконфигурации и может составить 5; 7; 8,75 и 10 МГц. На карте находятся двевыдвигающиеся антенны, регулирование положения которых, при необходимости,позволит улучшить прием сигнала. Возможна работа на удалении до 5 км от базовойстанции.
Устройство US210 –это WiMAX USB-адаптер для ПК. Адаптер полностью соответствует стандарту IEEE802.16e и поддерживает мобильное беспроводное соединение на скорости до 130км/ч. Устройство инсталлируется и настраивается конечным пользователем, пиковаяскорость в нисходящем канале – до 33 Мбит/с, в восходящем – до 7 Мбит/с.Работает в частотных диапазонах 2,3; 2,5 и 3,5 ГГц. Мощность передатчика – 23дБм, усиление антенны – 2 дБ от изотропной мощности. Благодаря одной передающейи двум приемным антеннам US210 поддерживает MIMO-технологию. Энергопотребление– 2,4 Вт при мощности в антенне 23 дБм.
Глава 3. Структура сети mobile WiMAX
WiMAX Forumразработал архитектуру, которая определяет множество аспектов работы WiMAXсетей: взаимодействия с другими сетями, распределение сетевых адресов,аутентификация и многое другое. Приведённая иллюстрация даёт некотороепредставление об архитектуре сетей WiMAX (рис3.1).
/>
Рис.3.1. АрхитектураWiMAX сети
ü SS/MS: (Subscriber/Mobile Station) – абонентская/мобильная станция;
ü ASN: (Access Service Network)- Сеть доступа;
ü BS: (Base station), базовая станция, часть ASN — Основной задачей является установление,поддержание и разъединение радио соединений. Кроме того, выполняет обработкусигнализации, а также распределение ресурсов среди абонентов.;
ü ASN-GW: (ASN Gateway), шлюз, предназначендля объединения трафика и сообщений сигнализации от базовых станций идальнейшей их передачи в сеть CSN.
ü CSN: (Connectivity Service Network)- сеть обеспечения услуг;
ü HA: (Home Agent, часть CSN)- элемент сети, отвечающий за возможность роуминга.Кроме того, обеспечивает обмен данными между сетями различных операторов;
ü NAP:(a Network Access Provider)
ü NSP: (a Network Service Provider)
Следует заметить, что архитектура сетей WiMax непривязана к какой-либо определённой конфигурации, обладает высокой гибкостью имасштабируемостью.
Базовые точки врамках базовой модели сети WiMAX — это каналы связи между базовыми модулями.Они представляют собой стандартные интерфейсы, причем не обязательнофизические, особенно если соединяемые базовой точкой модули конструктивнонаходятся в одном устройстве.
R1 представляетсобой канал связи между мобильной станцией и сетью доступа ASN. Это –беспроводной интерфейс, соответствующий стандарту IEEE 802.16, однако допустимыи дополнительные протоколы управления.
R2 являетсяканалом между МС и CSN. Она включает протоколы и процедуры, связанные саутентификацией МС, авторизацией и IP-конфигурированием. Это – чисто логическийинтерфейс, ему нельзя поставить в соответствие никакой конкретный физическийинтерфейс между МС и CSN.
R3 содержитнабор протоколов управления между ASN и CSN для реализации процедур AAA,выполнения различных политик и управления мобильностью. Она также поддерживаетфункции передачи данных (в том числе туннелирования) между ASN и CSN.
R4 – это каналсвязи между ASN-шлюзами различных ASN-сетей или между ASN-шлюзами в пределаходной ASN.
R5 являетсяканалом связи между сетью домашнего и гостевого сервис-провайдера.
R6 служитинтерфейсом между БС и ASN-шлюзом.
R7 определен какнекий виртуальный канал внутри ASN-шлюза для связи двух групп функций(связанных с каналом передачи информации и не связанных с ним). Конкретизациипротоколов R7, видимо, следует ожидать в будущем (или не ожидать вовсе).
R8 – это каналсвязи непосредственно между базовыми станциями. Он должен поддерживать передачууправляющих сообщений и опционально – непосредственную трансляцию данных (длябыстрого и бесшовного хендовера).
Глава 4. Расчет зоны обслуживания с использованием модели Окамуры-Хата
Исходные данные:
ü тип местности: Город среднихразмеров;
ü тип стандарта: IEEE802.16е– Mobile WiMAX;
ü вид модуляции принимающей стороны:64QAM;
ü коэффициент усиления антенны:
БС: 14 дБ;
МС: 18 дБ;
ü высота антенны:
БС: 40 м,
МС: 1,5 м;
ü мощность передатчика БС: 40Вт;
ü потери в фидере антенны БС: 4,4дБ;
ü потери в дуплексере – 1 дБ;
ü потери в комбайнере – 3 дБ;
ü К мшу = 25 дБ.
В соответствии сэтой моделью величина затухания сигнала при распространении в городских районахопределяется по формуле 4.1:
/>, (4,1)
где
/> - частота излучения, МГц;
/> - расстояние между БС и МС, км;
/> - высота антенны БС, м;
/> - высота антенны МС, м;
/>-поправочный коэффициент,учитывающий высоту антенны МС в зависимости от размеров города, дБ.
Частоту излучения выбираем из диапазона стандарта (2495- 2690) МГц равной 2500МГц.
Расстояние между БС и МС выбираем равным 2км.
Высота антенн БС и МС над землей по заданию равно 40 и1,5 метров соответственно.
Поправочный коэффициент, учитывающий высоту антенны МС,рассчитаем для городов средних размеров в дБ, определяется по формуле 4.2:
/>, (4,2)
Таким образом, с учетом данных:
радиодоступ сеть станция базовый
/>
Определяем величину затухания сигнала по формуле 4.1:
/>
Размеры зоны покрытия базовой станции будутопределяться дальностью связи между базовой и мобильной станциями. Дальностьсвязи будет определяться путем решения первого уравнения связи по формуле 4.3:
/>, (4,3)
где РПС[дБм] – уровень мощности полезного сигнала навходе приемной антенны в дБм;
РИЗЛ [дБм] – уровень эффективной изотропно излучаемоймощности передатчика в дБм;
L(R, hБС, hMC)[дБ] — затухание сигнала при распространении в небольшом городе;
ВТ [дБ] — дополнительные потери сигнала при работе спортативной абонентской станцией, которые составляют величину около 3 дБ;
ВЭ [дБ] — дополнительные потери сигнала при работе спортативной абонентской станцией в здании или автомобиле (для автомобиля около8 дБ, для здания -15 дБ ).
Уровень эффективной изотропно излучаемой мощностипередатчика определяется по формуле 4.4:
/>, (4,4)
где />– уровень мощности передатчика вдБ/мВт;
Р'ПРД — мощность передатчика в Вт = 40 Вт;
/>
/>[дБ] = /> –потери в фидере антенны передатчика;
/> [дБ/м] – погонное затухание в фидере антенныпередатчика;
/> [м] – длина фидера антенныпередатчика;
/>=/>
ВД ПРД [дБ] — потери в дуплексере на передачу = 1 дБ;
ВК [дБ] — потери в комбайнере (устройстве сложения) =3 дБ;
GПРД [дБ] — коэффициент усиления антенны передатчика = 15 дБ.
С учетом приведенных выше данных определяется поформуле 4.4:
/>
Тогда уровень мощности полезного сигнала на входеприемной антенны находим по формуле 4.3:
/>
/>
Основным условием обеспечения связи будетнеобходимость превышения уровня мощности полезного сигнала на входе приемнойантенны минимально необходимого уровня мощности (РПСмин), определяемоготехническими характеристиками приемника согласно формуле 4.5:
/>, (4,5)
где /> - чувствительность приемника вдБм
Р'ПРМ — чувствительность приемника в мкВт (в случае,если чувствительность приемника задается в дБм, то в качестве РПРМ используетсяименно это значение);
РПРМ = — 98, дБм;
RПРМ [Ом] — входное сопротивление приемника; />– потери в фидере антенны приемника;
ВД ПРМ [дБ] — потери в дуплексном фильтре на прием = 1дБ;
КМШУ [дБ] — коэффициент усиления антенного трактаприема (МШУ) =25 дБ;
GПРМ [дБ] — коэффициент усиления антенны приемника =17 дБи.
С учетом всех данных находим минимальную мощностьполезного сигнала по формуле 4.5:
/>
Величина дополнительного запаса уровня мощности сигналаопределяется статистическими параметрами сигнала на трассах подвижной связи, аименно стандартными отклонениями сигнала по месту (sd[дБ]) и повремени (st[дБ]).При этом многочисленные экспериментальные исследования показали, что значение sd зависит восновном от степени неровности местности и диапазона частот, а st — от дальностисвязи.
На расстояниях меньше 10 км значение стандартного отклонения зависит от дальности связи (r).Дляпрактических вычислений эти данные с высокой степенью точности в диапазоне300...3000 МГц аппроксимируются формулой 4,6:
/> (4,6)
Подставляя данные, получаем:
/>
Стандартное отклонение сигнала по времени σtзависит от дальности связи и для точек приема, расположенных на расстояниименее 100 км от передатчиков, определяется формулой 4,7:
/> (4,7)
/>
Обобщенное значение стандартного отклонения сигнала поместу и по времени вычисляется по формуле 4,8:
/> (4,8)
Подставляя рассчитанные значения, получаем:
/>
Дополнительный запас уровня сигнала рассчитывается поформуле 4,9:
РПСдоп= kтр ×s, (4,9)
где kтр — коэффициентлогнормального распределения, обеспечивающий требуемую надежность связи.
Определяется из таблицы 4.1 для заданной вероятности /> и kтр =1,645.
Таблица 4.1 – Значения величин /> и />
/> 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0.95 0.99
/> 0.253 0.524 0.842 1.282 1.645 2.326
Подставляя данные, получаем:
РПСдоп= 1,645*6,3= 10,4;
Таким образом, для того чтобы мощность сигнала навходе приемной антенны РПС, превышала минимальную мощность сигнала на входеприемной антенны РПСмин исходя из чувствительности приемника, с заданнойвероятностью, необходимо, чтобы выполнялось условие 4,10:
РПС ³ РПСмин + РПСдоп (4,10)
Значение требуемого уровня мощности сигнала на входеприемной антенны, обеспечивающей необходимую надежность связи
/> ,
РПСтр = -141+10,4 = -130,6 дБм
-150 ³ — 130,6;
-112 ³ — 130,6.
Максимально допустимые потери при распространениисигнала на трассе:
LДОП = РИЗЛ –РПСтр – ВТ – ВЭ. (4,11)
LДОП1 = 52,6+130,6-3-8= 172,2 дБм;
LДОП2 =52,6+130,6-3-15 = 165,2 дБм.
Максимальная дальность связи решается уравнением:
L(R) = LДОП
Необходимо решить это уравнение графическим способомдля этого найдем все необходимые параметры.
ü Расчет для R=4км:
/>, дБ
/>, дБ
/>, дБ
/>, дБ
/>
РПСдоп=kтр×s
РПСдоп=1.645×7,5= 12,3;
/>
/>
/>;
/>;
РПС ³ РПСмин + РПСдоп ,
LДОП1 =52,6+128,7 -3-8 = 170,3 дБм;
LДОП2 =52,6+128,7 -3-15 = 163,3 дБм.
-115,2 дБм ≥ -128,7 дБм
-122,2 дБм ≥ -128,7 дБм – условие выполняется.
ü Расчет для R=6 км:
/>, дБ;
/>, дБ;
/>;
РПСдоп= kтр ×s
РПСдоп= 1,645×8,3= 13,65;
/> ,
РПСтр = -141+13,65 = -127,35 дБм;
/>;
/>
/>
/>
РПС ³ РПСмин + РПСдоп ,
LДОП1 =52,6+127,35 -3-8 = 168,95 дБм;
LДОП2 =52,6+127,35 -3-15 = 161,85 дБм.
-122,1 дБм ≥ -127,35 дБм – условие выполняется
-129,1 дБм ≥ -127,35 дБм – условие невыполняется => максимальный радиус действия для здания R=4км.
ü Расчет для R=8 км:
/>, дБ;
/>, дБ;
/>;
РПСдоп= kтр ×s
РПСдоп= 1,645×8,9= 14,6;
РПСтр = -141+14,6= -125,4 дБм;
/>;
/>
/>
/>
РПС ³ РПСмин + РПСдоп ,
LДОП1 = 52,6+125,4-3-8 = 167 дБм;
LДОП2 = 52,6+125,4-3-15 = 160 дБм.
-125,4 дБм ≥ -125,4 дБм – условие выполняется,следовательно максимальная дальность связи для автомобиля R=8км.
-132,4 дБм ≥ -125,4 дБм
Сведем получившиеся данные в табл. 4.2 .
Табл. 4.2 Изменение величины затухания от дальностисвязи для автомобиляR (км) 2 4 6 8 L (R) 146,6 156,8 163,7 167,3
/>
Рис.4. 1. Расчетмаксимального радиуса действия для автомобиля
Максимальный радиус действия для автомобиля />.
/>/>
Рис.4. 2. Расчетмаксимального радиуса действия для здания
Максимальный радиус действия для здания />.
Заключение
В данном курсовом проекте была рассмотрена технологияширокополосного беспроводного доступа mobile WiMAX.Произведен расчет параметров сети связи с подвижными объектами в городскойместности на основе системы стандарта IEEE 802.16e. Мы рассчиталитехнические параметры базовых и абонентских станций, рассмотрели структурныесхемы сети, БС и МС, определили радиус зоны обслуживания.
Список используемой литературы
1. В.И. Носов Сети радиодоступа.Часть 1.: Учебное пособие. УМО по специальности связь/ СибГУТИ. – Новосибирск, 2006 г. – 256 стр.
2. В.И. Носов Сети радиодоступа.Часть 2.: Учебное пособие. УМО по направлению «Телекоммуникации»/ СибГУТИ. –Новосибирск, 2007 г. – 256 стр.
3. В. Вишневский, С. Портной, И.Шахнович. Энциклопедия WiMAX путь к 4G: Учебное пособие.Техносфера,Москва, 2009;
4. Шахнович И. Архитектура сети WiMAX: основные элементы и принципы. – Первая миля, 2009, №1,с.6–15.
5. А.Иванов, С.Портной ОборудованиеWiMAX – решение компании Alvarion – Первая миля, 2009, №2, с. 32-39.
6. http://www.geysertelecom.ru/rus/products/full/alvarion_breezemax/breezemax/