Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Радиотехнические устройства и средства телекоммуникаций

Диссертационная работа:

Бибикова Елена Григорьевна. Разработка методов расчета и оптимизации ресурсов подсистемы базовых станций сети GSM/GPRS : диссертация ... кандидата технических наук : 05.12.13.- Самара, 2005.- 137 с.: ил. РГБ ОД, 61 05-5/3197

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

1. АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИИ ПРОПУСКА ТРАФИКА И
ОСОБЕННОСТЕЙ ПРОТОКОЛОВ РАДИОИНТЕРФЕЙСА В СЕТЯХ
GSM/GPRS 12

  1. Общие характеристики стандарта GSM 12

  2. Структура TDMA кадров и формирование сигналов в стандарте GSM...20

  3. Структура логических каналов в GSM 26

  4. Организация физических каналов в GSM 30

1.5 Технология GPRS 32

1.6. Архитектура сети GPRS 37

  1. Интерфейсы GPRS 38

  2. Протоколы GPRS 40

1.6.3.-Схемы кодирования сигнала 41

1.7. Выводы 44

2. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ОПТИМАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
РЕСУРСОВ ПОДСИСТЕМЫ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ
ПАКЕТНЫХ И ГОЛОСОВЫХ СООБЩЕНИЙ И МЕТОДА РАСЧЕТА
ТРАФИКА И КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕТИ GSM/GPRS 45

2.1. Постановка задачи 45

2.2. Математическая модель оптимального распределения ресурсов
подсистемы базовых станций сети GSM с GPRS и EDGE для передачи

пакетных и голосовых сообщений 47

2.4. Метод метода расчета трафика и качественных характеристик сети
GSM с GPRS и EDGE 53

  1. Методика оптимизации распределения ресурсов подсистемы базовых станций для передачи пакетных и голосовых сообщений 54

  2. Выводы 59

3. ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДА РАСЧЕТА
НАГРУЗКИ И КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОДСИСТЕМЫ
БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СЕТИ GSM/GPRS 60

З.ГОсновные принципы и этапы имитационного моделирования 60

  1. Описание имитационной модели 70

  2. Алгоритм работы имитационной модели 73

  1. Анализ результатов моделирования 76

  2. Выводы 78

4. ОПТИМИЗАЦИЯ КОНФИГУРАЦИИ РЕСУРСОВ ПОДСИСТЕМЫ
БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ ДЛЯ ПРОПУСКА ТРАФИКА С КОММУТАЦИЕЙ
КАНАЛОВ И КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ ДЛЯ СЕТИ GSM С GPRS ЗАО
«СМАРТС» САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ 78

4.1 Схема организации связи существующей сети ЗАО «СМАРТС» 79

4.2 Расчет оптимальной конфигурации ресурсов подсистемы базовых

станций для сети GSM с GPRS ЗАО «СМАРТС» Самарской области 84

4.3. Выводы 91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92

ЛИТЕРАТУРА 95

Приложение 1. Значения максимальной нагрузки по сотам в ЧНН,

полученные с помощью программы Control center 100

Приложение 2. Количество абонентов и создаваемая нагрузка в і-той соте

сети GSM в г. Самара 102

Приложение 3. Результаты оптимизации распределения ресурсов подсистемы

базовых станций сети GSM ЗАО «СМАРТС» в г. Самара 109

Приложение 4. Программа вычисления вероятностей потери КК и КП

сообщений при различном количестве зарезервированных PDCH 116

Приложение 5. Программа имитационной модели 128

Приложение 6. Акт внедрения результатов работы на сети сотовой связи

ЗАО "СМАРТС" 135

Приложение 7. Акт внедрения результатов работы ЗАО "Алкатель" 137

Введение к работе:

Актуальность темы

Несмотря на относительно короткую историю, (первая опытная сеть сотовой связи была развернута в 1978 году) сети сотовой связи в своем развитии уже прошли два поколения: 1G - аналоговые системы сотовой связи, 2G - цифровые системы сотовой связи. Самым распространенным цифровым стандартом систем сотовой связи стал стандарт GSM (Global System for Mobile Communications), разработанный под эгидой ETSI в конце 80-х годов. Сети GSM стремительно развиваются по всему миру, обеспечивая миллионы абонентов высококачественной мобильной связью. Современный этап развития сетей сотовой связи характеризуется переходом от систем сотовой связи 2-го поколения (сетей 2G) к системам 3-го поколения (сетям 3G); при этом стандарт GSM в фазе 2,5G обеспечивает базу для эволюционного перехода к сетям 3G с максимальным использованием подготовленной инфраструктуры.

Быстро растущая потребность в дополнительных услугах для мобильных г.бонентов обозначила необходимость перехода от уже существующих сотовых сетей второго поколения к перспективным сетям 2.5 и 3 поколения, что позволяет ввести принципиально новые услуги, которые раньше были недоступны. Технологии 2,5 и 3 поколения позволяют существенно расширить возможности передачи данных, доступные мобильному абоненту. Так услуги передачи коротких сообщений SMS замещаются услугами MMS (Multimedia Mobile Service). Более высокие скорости передачи обеспечат абонентов большим объемом услуг. Прежде всего это касается высокоскоростного доступа к ресурсам сети Интернет с удовлетворяющей потребителя скоростью. Технологии сетей 2,5 поколения (GPRS, EDGE) позволяют передавать и получать большие объемы данных через Интернет, видеоизображения,

музыкальные файлы в стандарте МРЗ, потоковое видео и другую мультимедийную информацию.

В результате внедрения новых услуг существенно увеличивается доля
передачи данных в мобильных сетях по отношению к речевому трафику.
Возникает необходимость при планировании и проектировании сетей 2.5 G
учитывать и прогнозировать рост трафика передачи данных, который не
учитывался при проектировании сетей сотовой связи второго поколения в
соответствии с методиками, утвержденными соответствующими

Руководящими документами [13,39,40].

Высокоскоростная технология GPRS представляет собой развитие GSM. При ее использовании сеть радиодоступа RAN (Radio Access Network) остается практически неизменной за исключением новой версии ПО и дополнительного аппаратного блока контроля пакетной передачи данных PCU (Packet Control Unit). Именно поэтому GPRS называют технологией 2.5 поколения. В ней вместо постоянного подключенного и, следовательно, довольно дорогого соединения, используемого технологией 3G [33], используется разбиение преобразованного в цифровую форму потока информации (текста, изображения, тональных сигналов и т.д.) на малые пакеты данных, которые сжимаются и кодируются. Затем эти информационные пакеты передаются получателю в «упакованном» виде в паузах, возникающих при передаче речи. Система GPRS обеспечивает значительно более скоростную передачу данных в пределах одного временного слота, чем 9.6 кБит/с, как в сети GSM второго поколения. Фактическая скорость передачи зависит от скорости кодирования, причем максимально достижимая скорость передачи в течение одного временного слота составляет 21,4 кБит/с, что соответствует общей скорости передачи для 4-слотовых терминалов 85,6 кБит/с, а при объединении 8 тайм-слотов - до 171,2 кБит/с.

Технология EDGE позволяет передавать данные еще быстрее, чем GPRS. Повышение скорости достигается за счет использования нового метода модуляции более высокого уровня (8PSK). Применение такой модуляции в

сочетании с кодированием (как и в случае с GPRS) позволяет скорость передачи данных довести до 384 кБит/с. Однако эта максимальная скорость передачи может использоваться только при соотношении сигнал/шум >20 - то есть на небольших расстояниях от базовой станции.

В настоящее время не существует утвержденных либо рекомендованных к применению методик расчета, моделирования и проектирования сетей 2.5 G, в результате чего Операторы сталкиваются с существенными сложностями при планировании этих сетей.

Сейчас GPRS в России находятся в начальной стадии развития, EDGE не запущен пи на одной сети, хотя сразу несколько крупных операторов GSM заявили о планах запустить сеть EDGE во второй половине 2005 года.

При запуске сетей GPRS все операторы в течение нескольких месяцев
осуществляли бесплатное для абонентов тестирование сетей, в ходе которых
фактически определялись основные характеристики построенных сетей GPRS,
предварительное планирование которых осуществлялось весьма

приближенными методами - как правило, методом экспертных оценок, либо основываясь на стандартных параметрах, предлагаемых поставщиками оборудования и основанных на европейском опыте внедрения сетей 2,5 поколения, которые, зачастую, совершенно не подходят для проектирования сети в России.

Сложности с использованием существующих моделей обусловлены тем, что большинство из них разработано отдельно для сетей с коммутаций каналов (ЬСК) [13,14,17,26,39,40], либо для сетей с коммутацией пакетов (КП) [1,6,14,15,18-20,22,25,29-34,37,38] и не могут быть применены для расчета сетей 2.5 G, являющихся по своей сути сетями с гибридной коммутацией (ГК), реализованной на базе временного разделения каналов [7]. В таких системах весь цикл передачи разбивается на временные канальные интервалы фиксированной длины. Методы и модели, разработанные для сетей с гибридной коммутацией, рассматривают либо системы с фиксированным порогом (ГКФП), при которой каналы тракта жестко распределены между

трафиком в режиме с КК и трафиком в режиме с КП [5], либо, в большинстве своем, для систем с адаптивной коммутацией (АК), в которых порог между КК и КП сообщениями смещается в обе стороны, а также имеется возможность заполнения пауз, появляющихся при передачи составных сообщений в режиме с КК. К таким работам относятся исследования М. Шварца, Л.Н. Назарова В.М. Вишневского, Л,И. Ляхова [3,12,35,36,42], в которых приводятся методики оценки трафика с коммутацией пакетов, либо адаптивной коммутацией, не применимые в чистом виде для сетей GSM с GPRS.

Данные методы не могут быть применены для сетей GSM 2.5 поколения, так как в этих сетях порог между каналами, занятыми под передачу сообщений с КК и КП может изменяться только в одну сторону — каналы, занятые под передачу КК сообщений могут заниматься под сообщения с КП, однако КК сообщения имеют приоритет над КП сообщениями причем возможны случаи, когда под передачу пакетов может быть занято сразу несколько канальных интервалов. Такие системы рассматривались в работах [4,41,51]. В них показана в общем виде возможность использования матричного метода исследования указанных систем массового обслуживания (СМО), который позволяет рассчитать данную систему при различных приоритетных дисциплинах на основе системы интегральных уравнений равновесия, записанной в матричной форме. Этот метод взят за основу в данном диссертационном исследовании и применен для разработки методики расчета и оптимизации трафика для сетей GSM 2,5 поколения.

Отсутствие же методик расчета трафика в сетях GSM 2.5 поколения, пригодных для планирования и инженерных расчетов, результаты которых согласовывались бы с реальными данными, полученными статистическим путем, может привести к ошибкам при планировании и проектировании этих сетей и, в конечном итоге, к значительным потерям инвестиций, построению несбалансированных сетей, не обеспечивающих требуемое качество обслуживания абонентов.

Объектом исследования являются сети сотовой подвижной связи стандарта GSM с GPRS и/или EDGE.

Предмет исследования

Анализ вероятностных характеристик трафика сети GSM 2.5 поколения (с GPRS и/или EDGE), разработка метода расчета нагрузок и качественных характеристик в сетях GSM с GPRS, моделей распределения ресурсов сетей, пригодных для проектирования и инженерных расчетов, разработка алгоритма оптимального распределения ресурсов этих сетей и с целью максимизации доходов от пропуска трафика при заданных качественных характеристиках сетей.

Цель работы

Оптимизация использования ресурсов подсистемы базовых станций сети GSM с GPRS/EDGE для пропуска трафика с гибридной коммутацией.

Основные задачи исследования

исследование и анализ вероятностных характеристик трафика сети с гибридной коммутацией с односторонним смещением порога с постоянной длиной цикла, реализованной на базе временного разделения каналов;

разработка метода расчета трафика и качественных характеристик в сетях GSM с GPRS, пригодных для проектирования и инженерных расчетов

разработка модели оптимального распределения ресурсов подсистемы базовых станций (BSS) сетей,

разработка алгоритма оптимального распределения ресурсов подсистемы BSS сети GSM с GPRS/EDGE между трафиком с коммутацией каналов (КК) и коммутацией пакетов (КП).

- оптимизация конфигурации ресурсов подсистемы BSS для пропуска
трафика с коммутацией каналов и коммутацией пакетов.

Методы исследования

Основные теоретические и экспериментальные исследования

диссертационной работы выполнены с применением метода моделирования, методов теории массового обслуживания, теории вероятностей, математической статистики, теории случайных процессов, теории организации.

Научная новизна работы

В работе впервые:

применен метод описания состояния системы с помощью дифференциальных уравнений для оценки качественных характеристик для сети GSM с GPRS;

разработана математическая модель расчета трафика сети с гибридной коммутацией с односторонним смещением порога;

разработан алгоритм оптимального распределения ресурсов между КК и КП сообщениями в сети GSM 2.5 поколения, обеспечивающий максимизацию дохода от пропуска трафика;

- применена разработанная модель для оптимизации конфигурации
ресурсов подсистемы BSS для пропуска КК и КП трафика в сети GSM с
GPRS ЗАО «СМАРТС» в Самарской области.

Практическая ценность и реализация результатов работы

В работе предложен новый метод инженерных расчетов трафика сети GSM GPRS, па основе которого разработан алгоритм оптимизации распределения радиоресурсов сети GSM GPRS, позволяющий уменьшить

капитальные затраты на построение сети и повысить качество обслуживания абонентов.

Разработанная в работе модель расчета трафика сети GPRS позволяет рассчитать сеть GPRS на этапе проектирования.

Разработанный в работе алгоритм оптимизации ресурсов подсистемы базовых станций (BSS), а также метод расчета трафика сети GPRS приняты к использованию оператором ЗАО «СМАРТС», предоставляющим услуги сотовой связи в стандарте GSM-900/1800 на территории Центрального, ириволжско-Уральского, Южного укрупненных Федеральных округов.

Апробация работы

Основное содержание работы докладывалось и обсуждалось на XII Российской научно-технической конференции ПГАТИ (Самара, 2005г.), V юбилейной Всероссийской научной конференции «Наука, Бизнес, Образование» (Самара, 2002г.), XV Межрегиональном семинаре руководителей и сотрудников предприятий, входящих в группу компаний «СМАРТС» (Сочи 2004г.).

Публикации

Основное содержание диссертации отражено в 8 опубликованных работах. Публикации включают 2 тезисов докладов, б статей в научных изданиях.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основная часть работы включает 99 страниц. Общий объем работы, включая приложения 137 страниц. В

приложениях приведены исходные данные и результаты расчетов, а также разработанные программы и документы, подтверждающие внедрение.

Положении, выносимые на защиту

математическая модель расчета трафика сети с гибридной коммутацией с односторонним смещением порога;

метод инженерных расчетов нагрузки в сети GSM 2.5 поколения с гибридной коммутацией;

модель оценки качественных характеристик для сети GSM GPRS;

алгоритм оптимального распределения ресурсов между КК и КП сообщениями в сети GSM 2.5 поколения.

Подобные работы
Щека Андрей Юрьевич
Исследование и разработка метода расчета качества обслуживания пользователей при доступе к мультисервисным сетям
Климов Дмитрий Александрович
Анализ сети тактовой синхронизации и разработка метода расчета цепи задающих генераторов при случайных воздействиях
Вильк Ханс-Вернер
Разработка метода расчета показателей качества совместного обслуживания потоков сообщений на сетях линейной структуры
Костров Владимир Олегович
Разработка метода расчета пропускной способности мультисервисных сетей связи с дифференцированным обслуживанием потоков сообщений
Цыбаков Валентин Иванович
АВТОРЕФЕРАТ Разработка и исследование метода расчета качества обслуживания пользователей широкополосной интегрированной мультисервисной корпоративной сети
Репинская Татьяна Владимировна
Исследование и разработка методов и устройств прогнозирования смены тенденции изменения параметров каналов систем радиосвязи
Давыдкин Павел Николаевич
Исследование систем тактовой сетевой синхронизации и разработка метода их совершенствования
Ведмидский Александр Александрович
Разработка методов оценки стойкости телекоммуникационных систем к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов
Бабинцев Владимир Васильевич
Разработка методов защиты устройств быстрого поиска шумоподобных сигналов от гармонических и структурных помех
Кузнецов Олег Игоревич
Разработка метода оценки пропускной способности звена мультисервисной сети связи с повторными вызовами

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net