Рис. 2.14. Распространение радиосигнала от точечного излучателя.

Потери на трассе (path loss) - определяются как любое ухудшение или ослабление сигнала при его распространении и могут характеризоваться двумя отдельными параметрами: средние потери на трассе и замирание.

Уровень сигнала на входе приемника при прямолинейном распространении в открытом пространстве при однолучевой модели:


, (2.14)

где - мощность принимаемого сигнала, - мощность передатчика, - длина волны. G – коэффициент усиления передающей и принимающей антенны.

Но в реальных условиях прохождение сигнала обусловлено тем, что на пути возникают множество препятствий. В результате переотражений от земли и от других объектов фаза волны может смещаться до 1800.

Нужно учитывать три основных способа распространения радиоволн:

Отражение - имеет место при падении волны на объекты с размерами намного больше длины волны. Наблюдаются, например, отражения от земли, стен зданий и т. п.

Дифракция - явление возникновения вторичных волн при падении радиоволны на препятствие с острыми краями. Дифракцией обусловлено наличие поля за препятствиями в зоне геометрической тени. На высоких частотах дифракция, как и отражение, существенно зависит от геометрии объекта, а также от частоты амплитуды, фазы волны и поляризации поля.

Рассеяние - имеет место при распространении волны в среде с мелкими объектами (меньше длины волны).

Рис.2.15 - Двухлучевое распространение радиосигнала.

При рассмотрении двухлучевой модели рис. 2.15, (наличие прямого луча и отраженного):

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

(2.15)

В данном случае большую роль играет высота подвеса антенны h: чем выше высота антенны, тем лучше. Длина волны исчезла из формулы. Зависимость мощности от расстояния становится , поэтому потери энергии с увеличением расстояния становятся более значительными по сравнению с однолучевым распространением.

Для того чтобы обобщить все разнообразные параметры окружающей среды, используют эмпирическую формулу потерь на трассе:

(2.16)

Формула 2.16 обобщает различные эффекты в 2-х параметрах: экспонента потерь на трассе и измеряемые потери относительно расстояния , которое обычно равняется 1 метру.

4.  Модель COST-231 Hata

Для расчета затухания сигнала на трассе, используют модели распространения радиоволн. Для систем стандарта WiMAX, более подходящая модель является COST-231 Hata. Рассмотрим эту модель.

Модель COST-231 Hata исходит из более ранней модели под названием Hata. Модель Hata была усовершенствована специально для сетей WiMAX группой European COST (Cooperation in the field of Scientific and Research). Расширенная модель носит название COST-231 Hata [19]. Модель COST-231 Hata предполагает, что антенны базовых станций расположены выше окружающих строений, а размер ячеек при формировании макросотовой структуры сети составляет около 1 км и более. В этом случае потери распространения определяются главным образом процессом дифракции и рассеяния радиоволн на высоте крыш зданий, окружающих абонентскую станцию. Распространение основных лучей от базовой станции происходит выше крыш строений. Эта модель действительна при следующих параметрах:

1500 ≤ f ≤ 2000 Mhz

30 m≤ hbs ≤ 200 m

1 m ≤ hms ≤ 10 m

1 km ≤ d ≤ 20 km

Здесь f – частота, d – расстояние между АС и БС в км, hbs и hms - высоты расположения БС и АС соответственно, в метрах.

Медианное значение ослабления в соответствии с COST-231 Hata:

Lro (dB) = Lu - 4,78*[lg(f)]2 + 18,33·lg(f) - 40,94 . (2.18)

Корректирующий коэффициент в зависимости от высоты антенны АС - a(hms):

a(hms) = (1,11·lg f – 0,7)hms – (1,56 lg f – 0,8) (2.19)

Для городских и пригородных территорий поправочный коэффициент C составляет 3 dB и 0 dB соответственно. WiMAX Forum, рекомендует использовать эту модель при планировании мобильной макросотовой сети. Для получения реального (требуемого) значения затухания к общей формуле (2.18) добавляют от 6 dB до 10 dB для учета затухания, вызванного медленными замираниями. Для корректного использования формул COST-231 Hata необходимо придерживаться соответствия между типами моделей и характеристиками местности - плотная сельская застройка – малоэтажная административная и жилая застройка, индустриальные здания не выше трех этажей. При этом покрытие сот в значительной мере определяется дифракцией и рассеянием сигнала на ближайших к абоненту зданиях.

Выводы к главе II

В данной главе были рассмотрены принципы построения сети WiMAХ в населённом пункте на примере отдельно взятого поселка Х c населением 20 тыс. человек, проведен анализ варианта сотового построения сети, рассмотрены методы уменьшения соканальных помех при сотовом построении сети WiMAX, рассмотрены характеристики канала связи и модели затухания сигнала COST-231 Hata, наиболее подходящей для сети WiMAX.

Глава III. Выбор аппаратуры и планирование сети

1.  Выбор аппаратуры и расчет сети

Для построения опытной зоны сети WiMAX выбираем базовую станцию WiMAX Base Station Air4Gs - компактная, оптимизированная по стоимости микробеспроводная базовая станция [20]

Для планирования сети возьмём оборудование компании Airspan. Произведем расчет параметров сети с использованием оборудования одобренного WiMAX Forum.

Станция Air4Gs обладает высокой производительностью, конструкцией –«все-в-одном», применяется для наружного использования – «все на улице», является оборудованием операторского класса. Масса БС составляет 10,5 kg. Низкое энергопотребление БС - менее 90 W.

Air4Gs является простым и доступным в установке и обслуживании оборудованием.

Base Station Air4Gs может поддерживать режим работы с шириной канала 5 MHz и 10 MHz.

БС типа Air4Gs идеально подходит для операторов и операторских сетей в пригородных и сельских районах, а также расширения (развертывания) городских сетей. Продукт оптимизирован для вертикальных приложений, таких как Smart Grid или транспорта, где часто есть необходимость в мощных, экономически эффективных решениях. БС Air4Gs это базовая станция мобильного WiMAX (IEEE802.16e), поддерживаемая стандартные интерфейсы R1 и R6. Внешний вид БС типа Air4Gs приведен на рис. 3.1

Описание: C:\Users\Owez\Desktop\Дипломная работа\рисунки\Air4Gs (BTS wimax).jpg

Рис.3.1 - Базовая станция Air4Gs

В табл. 3.1 приведены основные параметры и характеристики БС:

Таблица 3.1.

Поддерживаемые диапазоны частот, GHz

2.3-2.4; 2.5-2.7; 3.3-3.8; 4.9-5.0

Ширина канала, MHz

1.75, 3.5, 5, 10

Число поднесущих

256; 512 и 1024

Метод дуплексилования

FDD + TDD

Модуляция

2-ФМ; 4-ФМ; 16-КАМ; 64-КАМ.

Поддерживаемые профили

Фиксированный WiMAX (расширяемый до мобильного WiMAX)

Стандарт

IEEE 802.16e-2005

Мощность передатчика

до 40 dBm на сектор

Чувствительность приемника

-115 dBm (1/16), -103 dBm (1/1)

Коэффициент усиления антенн (UL/DL)

17 dB

Антенна конфигурация

MIMO: круговая 2х2;

Кодирование с коррекцией ошибок

Сверточное кодирование; турбокодирование.

Кабели соединяющие ODU и IDU

Полностью внешнее исполнение

Диаграмма направленности антенны одного сектора

60°, 90°, 120°, 180°, 360°

Mobile WiMAX ASN шлюз решения (AN1 WIMAX ASN-GW)[10]

Оборудование стандарта IEEE 802.16e-2005 совместно с сетью эталонной модели (NRM) WiMAX Forum обладает способностью управлять мобильностью абонентов, обеспечивает возможность идентификации, учета и применения политики в расчете на абонента, а также для выполнения функций AAA. Данные способности достигаются путем деления WiMAX сети на две основные части:

•  Доступ к службе Network (ASN) ;

•  Подключение сетевых служб (ДНС)

ASN состоит из базовых станций WiMAX и ASN Gateway (ASNGW).

ДНС в Центре сети, обеспечивает контроль и управление функций IMS (спецификация передачи мультимедиа в электросвязи на основе протокола IP), поддержку протоколов: DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации узла), FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) и функции учета, регистрации и авторизации абонента AAA (Authentication, Authorization, Accounting).

Сеть управляется программным пакетом AS8200 Netspan.

Одним из ключевых элементов ASN является ASNGW, которая контролирует и управляет трафиком от большого количества базовых станций WiMAX. Платформа AN1 представляет собой идеальную среду начального уровня для распределения покрытия WiMAX приложений к небольшому числу абонентов и удовлетворения требований к пропускной способности. Создается сеть, архитектура которой обеспечивает экономическую эффективность на сельских сетях и сетях небольших населенных пунктов.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13