Создание (разработка) сети 3G в г. Железногорске

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Сибирский государственный аэрокосмический  университет

имени академика М. Ф. Решетнева

(СибГАУ)

 

Кафедра электронной техники  и телекоммуникаций

 

 

 

 

Выпускная квалификационная работа бакалавра

 

Поликарпов Юрий Борисович

 

 

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СЕТИ 3G В ГОРОДЕ ЖЕЛЕЗНОГОРСКЕ

 

 

 

 

 

Руководитель      ___________ Гаипов К. Э.

 

Нормоконтроль      ___________ Сухарев Е.Н.

 

Студент гр. БТК-81     ___________ Поликарпов Ю. Б.

Допущен к защите

Зав. кафедрой ЭТТ     ___________ Петров М. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

Красноярск 2012

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Сибирский государственный аэрокосмический  университет

имени академика М. Ф. Решетнева

(СибГАУ)

 

Кафедра электронной техники  и телекоммуникаций

 

Утверждаю

Зав. кафедрой ЭТТ _______________

 

«____» __________________ 20 ___г.

 

 

 

ЗАДАНИЕ

на выполнение выпускной  квалификационной работы (ВКР)

 

Студенту Поликарпову Юрию Борисовичу

группы БТК 81

направления (специальности) 210400 – Телекоммуникации

 

 

1. Тема ВКР (утверждена приказом по университету № 341 от «4» мая 2012г.

2. 10.06.2012

3. 15.06.2012

4. Исходные данные.

5. Содержание (перечень  вопросов подлежащих разработке  в ВКР).

6. Перечень графического  материала с указанием обязательных  чертежей.

7. Консультанты по ВКР  с указанием относящихся к  ним глав.

8. Нормоконтроль.

 

 

 

Дата выдачи задания «___» _________ 20 ___г.

Подпись научного руководителя _____________________

Задание принял к исполнению, дата « ___» ____________ 20 ___ г.

Подпись студента ________________

 

Календарный график выполнения этапов ВКР

№ п/п	Наименование и содержание этапа	Срок выполнения	Отметка о выполнении (примечание)
1	Получение задания
2	Общие сведения о стандарте 3G
3	Расчет информационных нагрузок и  радиуса действия базовых станций
4	Расчет Расчёт энергетических и пространственных параметров сети.
5	Частотно-территориальное планирование
6	Оформление презентации
7	Оформление пояснительной записки

 

 

Дата  утверждения графика руководителем  «___» ________ 20 ___ г.

Подпись научного руководителя  _____________________

Задание принял к исполнению  _____________________

 

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

Сибирский государственный аэрокосмический  университет

имени академика М. Ф. Решетнева

(СибГАУ)

 

 

ОТЗЫВ

на выпускную квалификационную работу

студента Поликарпова Юрия Борисовича

группы БТК-81 направления  подготовки 210400 «Телекоммуникации»

на тему «Проектирование сети 3g в городе Железногорске»

 

 

Содержание отзыва:

– актуальность, теоретическая и практическая значимость темы исследования;

– соответствие содержания работы заданию (полное или неполное);

– основные достоинства и недостатки выпускной квалификационной работы;

– степень самостоятельности и  способности выпускника к исследовательской работе (владение методами сбора, хранения и обработки информации, современными методами проектирования);

– оценка умения анализировать и прогнозировать состояние и динамику объектов деятельности с использованием методов и средств анализа и прогноза;

– оценка полученных результатов при  решении задач с точки зрения их обоснованности и достоверности;

– оценка деятельности студента в период выполнения ВКР (степень добросовестности, работоспособности, ответственности, аккуратности и т. п.);

– соблюдение правил и качество оформления чертежей, достоинства и недостатки оформления текстовой части, графического, демонстрационного, иллюстративного, компьютерного и информационного материала;

– владение знаниями, умениями, навыками, применяемыми в сфере своей профессиональной деятельности;

– общее заключение и предлагаемая оценка квалификационной работы.

 

оглавление

ВВЕДЕНИЕ 6

1 Общие сведения о стандарте 3g 9

1.1 Общая характеристика цифровых систем связи стандарта 3G 9

1.2 Архитектура сети радиодоступа 16

1.3 Виды транспортных сетей 21

1.3.1 Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС). 22

1.3.2 Радиорелейные системы передачи. 24

1.3.3 Технологии (PDH, SDH). 25

2 Проектирование сети 3g 27

2.1 Анализ задания 27

2.2 Расчет информационных нагрузок и радиуса действия базовых станций 28

2.2.1 Услуги, предоставляемые сетью 28

2.2.2 Оценка речевого трафика в сети UMTS 30

2.2.3 Оценка трафика данных в сети UMTS 31

2.2.4. Радиус соты по методике начального приближения. 34

2.2.5. Приближенный расчёт емкости соты при планировании сети UMTS. 35

2.3. Расчёт энергетических и пространственных параметров сети. 40

2.4 Частотно-территориальное планирование 47

2.5 Выбор оборудования 51

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58

Список литературы 59

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

3G (от английского third generation - «третье поколение»), технологии мобильной связи 3 поколения  - набор услуг, которые объединяют как высокоскоростной мобильный доступ с услугами сети Интернет, так и технологию радиосвязи, которая создаёт канал передачи данных.

Основным  плюсом 3G сети является скорость передачи данных, которая является весьма высокой  и составляет от 144 кбит/с до 2 Мбит/с (в сравнении - 64-144 кбит/с. у 2,5G). Благодаря такой скорости передачи загрузка и пересылка мультимедиа данных, является буквально секундным делом. Если в 2,5G сети для того, чтобы закачать понравившуюся 3-минутную МР3-мелодию требовалось 6-9 минут, то с сетями 3G это становится возможным всего за 11 секунд! Ещё одно важное преимущество – возможность не только слышать того, с кем говоришь, но и видеть его. То есть, возможны режимы видеоконференции и видеотрансляции.

Конечно, 3G подразумевает  переход современных технологий на новый этап развития, однако вместе с этим с появлением данных сетей  потребуется полностью менять техническое оснащение и ПО, а это связано с большими материальными затратами. Для того чтобы эту технологию отработать, как следует, открываются экспериментальные сети в некоторых районах различных стран. Основным различием между 2G и 3G сетями является необходимость в освоении частотного ресурса, то есть, сеть нового поколения требует своей частотной полосы.

Возможности в сотовых сетях 3G в первую очередь ориентированы на мультимедиа возможности современных телефонов. 3G поколение сетей основано на CDMA-сетях, только с более широким каналом, который имеет более высокую пропускную способность.

Сети 2G, прежде всего, были ориентированы на голосовую  связь,  в то время как сети 3-го поколения сделали акцент на передачу данных. Стандарт 3G, который пришел на смену сетям второго поколения, предлагает широкий спектр услуг, самыми важными из которых являются мобильный Интернет и голосовая связь.

Актуальность работы заключается в нижеследующем. Динамичное развитие систем и сетей подвижной (мобильной) связи является одной из главных составляющих мирового прогресса в сфере телекоммуникаций. Услугами подвижной связи по всему миру пользуются более 1,5 млрд. абонентов, из которых 1 млн. являются абонентами сетей общеевропейского стандарта цифровой сотовой связи (Global System for Mobile Telecommunications – GSM). При проектировании и системном анализе цифровых сетей подвижной радиотелефонной связи (СПРС-Ц) стандарта GSM должны учитываться: значительная географическая протяженность Российской Федерации; существенная концентрация пользователей в местах компактного проживания; необходимость адаптации системных параметров и ресурсов сетей к величине, пространственному распределению и плотности абонентской нагрузки.

Операторы и проектировщики сетей  подвижной связи, заинтересованы в  эффективном использовании таких  общесетевых ресурсов как ресурс производительности управляющих комплексов сети (центров коммутации подвижной  связи и контроллеров базовых  станций) и ограниченный ресурс несущих  частот радиодиапазона. Пропускная способность  сети связи и ее элементов характеризуется  интенсивностью нагрузки, которая может  быть пропущена с заданным качеством  связи. Особенностью СПРС-Ц является разделение радиоканалов на каналы трафика  и каналы управления, что позволяет  регистрировать и начинать обработку  вызовов, обслуживание которых может  быть не подкреплено наличием свободных  каналов трафика в радиоинтерфейсах базовых станций и в местах сопряжения с другими сетями связи. Интенсивное развитие услуг подвижной связи повышает требования к рациональному использованию ресурсов сети и повышению ее пропускной способности.

Цель работы: теоретическое изучение стандарта 3G и методики проектирования и расчета сети с учетом различных параметров.

Объект исследования: стандарт 3G.

Предмет исследования: расчет информационных нагрузок, энергетических параметров и частотно-территориальное планирование сети в г. Железногорске.

 Задачи исследования:

1. На основании изученной литературы описать общие сведения о стандарте 3G.
2. Проанализировать проблемы проектирования сетей подвижной радиосвязи стандарта 3G.
3. Произвести расчеты зон обслуживания и частотно-территориальное планирование с учетом исходных данных.

Методы исследования: анализ литературы и расчетно-графические методы.

Результаты работы: рассчитаны речевой трафик и трафик данных для г. Железногорска. Рассчитаны радиус и емкость соты. Рассчитаны Энергетические параметры сети и осуществлено частотно-территориальное планирование с учетом всех основных параметров.

 

 

1 Общие сведения о стандарте 3g

1.1 Общая характеристика цифровых систем связи стандарта 3G

 

Мобильная связь третьего поколения  строится на основе пакетной передачи данных. Для реализации систем третьего поколения разработаны рекомендации по глобальным унифицированным стандартам мобильной связи:

- обеспечение  качества передачи речи, сравнимого  с качеством передачи в проводных  сетях связи; 

- обеспечение  безопасности, сравнимой с безопасностью  в проводных сетях; 

- обеспечение  национального и международного  роуминга;

- поддержка  нескольких местных и международных  операторов;

- эффективное  использование спектра частот;

- пакетная  и канальная коммутация;

- поддержка  многоуровневых сотовых структур;

- взаимодействие  с системами спутниковой связи; 

- поэтапное  наращивание скорости передачи  данных вплоть до 10 Мбит/с.

Несмотря на то, что конечная цель для всей индустрии телекоммуникаций - создать единую всемирную среду мобильной связи, поддерживающую широкополосные системы и обеспечивающую глобальную мобильность, в результате, скорее всего, возникнет некоторое семейство стандартов, обеспечивающее услуги третьего поколения.

Основным  плюсом сетей 3G является большая скорость передачи больших объемов данных по радиоканалу. Самая быстрая на сегодня в сетях 2-2,5G технология EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) обеспечивает передачу данных на скорости до 473,6 Кбит/с (на практике - вдвое-втрое ниже). В сетях третьего поколения для передачи данных используется технология HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access), скорость работы которой измеряется уже мегабитами.

Сети третьего поколения 3G работают на частотах дециметрового диапазона около 2 ГГц, передавая данные со скоростью 2 Мбит/с. Они позволяют организовывать видеотелефонную связь, смотреть на мобильном телефоне фильмы и телепрограммы и т. д. В мире сосуществуют два стандарта 3G: UMTS (или W-CDMA) и CDMA2000. UMTS распространён в основном в Европе, CDMA2000 — в Азии и США.

3G стандарт был разработан Международным  Союзом Электросвязи (International Telecommunication Union, ITU) и носит название IMT-2000 (International Mobile Telecommunications 2000). Основная цель создания стандарта — синхронизация систем третьего поколения для обеспечения глобального роуминга. Реализация сети предполагает дальнейшее слияние сотовой связи с информационными и компьютерными технологиями, радикальное обновление оборудования, и, как следствие, расширение спектра предоставляемых услуг, включая услуги высокоскоростной передачи информации, глобального роуминга и мультимедиа, независимо от местоположения абонента и скорости его передвижения. Мобильный телефон становится персональным коммуникатором, пользователь которого будет обладать практически неограниченными возможностями доступа ко всемирным информационным ресурсам, в том числе через сеть Интернет.

Для решения вопроса последней  мили, т.е. организации связи с  операторскими базовыми станциями, необходимы технические решения, позволяющие  сохранить скорости и качество передачи информации; в противном случае теряется одна из главных идей создания нового поколения мобильной сети. Основными  техническими средствами для решения  этой задачи являются оптоволоконные, радиорелейные и атмосферные  оптические системы. У тех и у  других есть свои преимущества и недостатки.

Программа IMT-2000 базируется на ряде признаков, определяющих принципы построения систем 3-го поколения и их архитектуру. Уже на первом этапе развертывания  они должны обеспечивать определенные значения скорости передачи данных для различных степеней мобильности абонента (т. е. разных скоростей его движения) в зависимости от величины зоны покрытия: