Перейти на главную страницу
Специальность 05.13.13. –
телекоммуникационные системы
и компьютерные сети
автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Санкт-Петербург
2009
Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Научный руководитель |
доктор технических наук, профессор Валерий Юрьевич Бабков |
Официальные оппоненты: |
доктор технических наук, доцент Сергей Михайлович Одоевский кандидат технических наук, с.н.с. Валерий Алексеевич Степанец |
Ведущая организация |
ФГУП ЛОНИИР (Санкт-Петербург) |
Защита диссертации состоится «___» _________ 2009 г. в ___ часов
на заседании диссертационного совета Д 219.004.02 при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича по адресу: 191186 Санкт-Петербург, наб. р. Мойки, 61
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.
Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, просим направлять по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.
Автореферат разослан «____» ______________ 2009 г.
Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент |
В.Х. Харитонов |
Опыт эксплуатации сетей стандарта GSM показывает, что при принятии решений по управлению радиоресурсами сети необходимо учитывать сложные многокритериальные зависимости между параметрами оборудования и качеством обслуживания абонентов. В связи с этим для повышения эффективности функционирования сети и качества обслуживания абонентов первостепенное значение приобретает разработка соответствующих алгоритмов управления.
Полученные результаты также могут быть использованы в учебных курсах, посвященных планированию и оптимизации сетей подвижной радиосвязи стандарта GSM.
Определен необходимый набор показателей, характеризующих состояние радиосети. Эти данные включают в себя параметры конфигурации (, K, S), показатели качества (Pbl, C/I) и эффективности функционирования сети (T, SE).
В заключение главы сформулированы задачи диссертационного исследования.
Во второй главе построена математическая модель, связывающая показатели качества работы сети с ее эксплуатационными характеристиками и абонентской нагрузкой
Рассмотрены основные параметры, характеризующие состояние сети: средний трафик на соту (Эрл), средняя спектральная эффективность соты SE (Эрл/МГц), вероятность блокировки вызова Pbl и отношение сигнал/помеха С/I.
Здесь – общая абонентская нагрузка на сеть (Эрл);
– число сот в сети.
число каналов трафика в соте,
число каналов трафика в соте,
выделенный оператору частотный ресурс, K число сот в кластере, =01 – коэффициент, учитывающий процент трафика, обслуживаемого в режиме с полускоростным кодеком (half rate - HR).
В качестве основы для моделирования использована сеть с идеальной гексагональной топологией: базовые станции распределены равномерно в пределах сети; количество приемопередатчиков в сотах одинаково; параметры оборудования (мощности передатчиков, чувствительности приемников, высоты подвеса и типы антенн) идентичны для всех BS; соты используют секторные антенны с идеальной диаграммой направленности; принята гипотеза о равномерном распределении абонентов в зоне обслуживания сети. Для исследования выбраны основные типы частотных кластеров: 39, 412, 721.
Получены аналитические выражения, связывающие вероятность блокирования вызова, уровень внутрисистемных помех и спектральную эффективность с объемом и характером абонентской нагрузки.
Р
азработана математическая модель внутрисистемных помех в BCCH-слое и non-BCCH-слое. Принцип расчета C/I в рамках данной модели иллюстрирует рис. 1.
Рис. 1. Трассы распространения полезного сигнала и помех:
MS0 – рассматриваемая мобильная станция (MS), обслуживаемая BS0;
MS1, MS2 – мобильные станции, обслуживаемые BS1 и BS2 соответственно;
BS0, BS1, BS2 принадлежат к разным кластерам и используют одинаковые частотные каналы;
Здесь ИИМ i-ой BS, при передаче сигналов BCCH;
уровень сигнала на входе приемника MS;
общие потери сигнала на трассе;
– средние потери сигнала на трассе;
потери сигнала, вызванные медленными замираниями; N – общее число помехоопасных сот, n – число активных помехоопасных сот
Проведена оценка C/I в каналах трафика и управления с учетом режимов работы приемопередающего оборудования (рис. 2, 3).
![]() |
![]() |
а) |
б) |
F=1800 МГц, 2 TRX в соте, L =10 дБ, режим работы кодека FR, MS в центре соты;
а – зависимость отношения сигнал/помеха от числа занятых каналов трафика в соте
(с учетом активности помехоопасных RTSL в nonBCCH-слое)
б – зависимость вероятности обеспечения требуемого отношения сигнал/помеха
от числа занятых каналов трафика в соте;
![]() |
![]() |
а) |
б) |
(с учетом активности помехоопасных RTSL):
F=1800 МГц, 2 TRX в соте, L =6 дБ, MS в центре соты;
а – кластер 39, б – кластер 721
![]() |
Характеристика градаций состояния:
1. При высокой нагрузке соты и невысокой спектральной эффективности (1, рис.4) имеют место повышенные блокировки, обусловленные недостатком приемопередатчиков в соте.
2. При низкой нагрузке соты и низкой спектральной эффективности (7, рис.4) обеспечивается высокое QoS. Однако, в этом случае и стоимость сети будет неоправданно высокой, что не позволяет говорить об эффективном ее использовании.
3. При высокой нагрузке соты и высокой спектральной эффективности (3, рис.4) имеют место высокие блокировки наряду с высоким уровнем внутрисистемных помех. Данное состояние присуще сетям, операторы которых пытаются обеспечить приток абонентов низкой ценой на услуги связи.
4. При низкой нагрузке соты и высокой спектральной эффективности (9, рис.4 – избыток приемопередатчиков при частом повторном использовании частот) уровень внутрисистемных помех высок в BCCH-слое и менее высок в non-BCCH-слое за счет низкой вероятности обслуживания на помехоопасном таймслоте (аналогия frequency hopping).
5. При нормальной нагрузке соты (4-5-6, рис.4) спектральная эффективность в силу эффекта транкинга зависит от числа приемопередатчиков в соте.
6. При нормальной спектральной эффективности (2-5-8, рис.4) обеспечивается допустимый уровень внутрисистемных помех. При этом QoS определяется блокировками, уровень которых зависит от нагрузки соты и достаточности аппаратного ресурса соты.
В качестве параметрического способа перераспределения абонентской нагрузки в главе разработан метод баланса голосового трафика на сонаправленных секторах GSM-900/GSM-1800. В основе метода лежит математическая модель, связывающая трафик с энергетическими соотношениями при приеме сигналов абонентами сонаправленных секторов (рис.4).
Обслуживающиеся на сонаправленных секторах GSM-900/1800 мобильные станции принимают сигналы обоих секторов и передают информацию об уровнях вверх по сети в сообщениях Measurement Report. Сформированная на основании таких сообщений сетевая статистика позволяет оценить распределение уровня сигнала от сектора GSM-1800, измеренного как абонентами самого сектора GSM-1800, так и абонентами сонаправленного соседнего сектора GSM-900 (рис.5).
Р
ис. 5 Определение изменения управляющего воздействия
Интегральная функция данного распределения позволяет вычислить поправку порога срабатывания междиапазонного хэндовера Umbrella1, при котором трафик секторов GSM-900, GSM-1800 будет пропорционален их номинальной емкости:
,
где ,
ЧНН-трафик сонаправленных секторов GSM-900/1800 соответственно;
,
емкость секторов GSM-900/1800, вычисленная по формуле Erlang-B; a – порог срабатывания хэндовера Umbrella.
В главе получены соотношения для оценки дисбаланса трафика и расчета оптимального изменения порога срабатывания Umbrella-хэндовера; исходными данными для расчета являются счетчики Defined Adjacent Cell Measurement BSS Nokia.
Дисбаланс голосового трафика сонаправленных секторов GSM 900/1800
проявляется в перегруженности одного сектора и недогруженности другого, в результате чего могут возрасти отказы в обслуживании, увеличиться доля HR-трафика, увеличиться коэффициент ошибок в канале как результат неравномерного использования частотного ресурса. При оптимальном балансе трафика распределение нагрузки между сонаправленными секторами GSM-900/1800 пропорционально их емкости:
Порог срабатывания Umbrella-хэндовера связан единой системой уравнений с сопутствующими параметрами, ответственными за распределение голосового трафика, что обеспечивает согласованное изменение всей группы параметров:
Метод предусматривает ограничения, определяющие условия и порядок применения соответствующего алгоритма. Разработанный в главе алгоритм регулирования нагрузки сонаправленных секторов GSM-900/1800, использует данные сетевой статистики; его схема представлена на рис. 6. Алгоритм является итерационным; период применения – 1 неделя. Для анализа и расчета поправки управляющего воздействия (hoLevelUmbrella, hoMarginPBGT9001800, RxLAM1800, CRO1800) следует использовать статистику двух дней прошедшей недели с максимальным суммарным трафиком на сонаправленных секторах. счетчик циклов прогона алгоритма; 1 > 2 – пороги дисбаланса трафика.
Необходимыми условиями для выполнения регулирования являются достаточный трафик на сонаправленных секторах ( или
) и наличие существенного дисбаланса:
.
Достоинствами разработанного метода являются точность, надежность, высокая производительность, возможность 100% автоматизации. Недостатками являются необходимость адаптации к системе (системам) BSS различных производителей и необходимость достаточного трафика в сети в период сбора статистики.
с
онаправленных секторов GSM-900/1800
В заключение главы описан способ адаптации алгоритма регулирования голосового трафика применительно к задаче управления смешанным пакетным и голосовым трафиком сонаправленных секторов GSM-900/1800. Также сформулированы основные положения стратегии совместного распределения сигнального, голосового и пакетного трафика в 2-диапазонных сетях GSM-900/1800. При наличии у оператора достаточного частотного ресурса в диапазоне GSM-900 пакетный (PS) трафик и сигнальный трафик с коммутацией каналов (SDCCH) целесообразно максимально переместить в диапазон GSM-900; оставшийся ресурс GSM-900 и GSM-1800 следует использовать для сбалансированной загрузки голосовым CS-трафиком. Основным преимуществом данного подхода является возможность выделения единых ресурсов для обслуживания пакетного и сигнального трафика в слое GSM-900, что повышает эффективность их использования и упрощает планирование.
В четвертой главе разработана методика формирования списков соседних сот в сетях GSM.
Наличие соседских связей между секторами (NR – neighbor relations) в радиосети стандарта GSM обеспечивает возможность выполнения процедур селекции/реселекции сот и хэндовера. NR во многом определяют уровень внутрисистемных помех, качество обслуживания и доступность услуг связи для подвижных абонентов. Пропущенные NR могут привести к ухудшению качества связи и обрыву звонка. Вместе с тем, избыточность NR приводит к увеличению времени, необходимого MS для выполнения измерений и передачи Measurement Reports, что обуславливает задержки выполнения хэндоверов и может привести к обрыву звонка (особенно при движении абонента с высокой скоростью в черте города). Кроме того, избыточность NR обуславливает избыточные ограничения при расчете частотно-территориального плана и может вызвать ухудшение основных показателей качества (KPI).
Для проверки эффективности действующих в радиосети NR и коррекции списков соседних сот целесообразно использовать статистику по количеству и успешности попыток хэндоверов, а также статистику, позволяющую оценить уровень перекрытия сот.
В главе изложен алгоритм оптимизации списков соседних сот, базирующийся на анализе интенсивности попыток хэндоверов, уровне перекрытия сот-кандидатов на установление или удаление NR, и использующий сетевую статистику в качестве исходных данных.
Перекрытие двух сот означает, что трафик одной соты находится в зоне покрытия другой (рис. 7). В качестве меры перекрытия сот А и В принята доля трафика соты А, находящаяся в зоне покрытия соты В: , где
трафик соты А, находящийся в зоне покрытия соты В;
трафик соты А.
Рис. 7. Определение уровня перекрытия сот А и В:
(вертикальной и горизонтальной штриховкой выделено
пересечение зоны обслуживания соты A с зоной покрытия соты B)
При количественном определении уровня перекрытия пространственные области зон перекрытия должны быть взвешены плотностью трафика:
, где
плотность распределения трафика соты А.
С учетом плотности распределения трафика сот А и В уровень перекрытия сот:
где средний уровень приема сигнала BCCH-каналов сот A и B,
функция Хэвисайда.
Рис. 8. Схема алгоритма оптимизации списков соседних сот
Алгоритм адаптирует пороги принятия решения о разрыве NR к размеру списка соседей (BAL): чем длиннее список соседей, тем выше необходимость его сокращения и, следовательно, тем выше должны быть уровни порогов ,
и Ythresh_del:
Таблица
Интервал BAL |
![]() |
![]() |
![]() |
0..12 13..18
19..25 26..32
|
0 0.004
0.006 0.008
|
0 0.010
0.015 0.020
|
0 0.10
0.30 0.40
|
Разработанные алгоритмы управления радиоресурсами в сетях подвижной связи стандарта GSM основаны на использовании сетевой статистики. Алгоритмы учитывают архитектуру, методы планирования и управления трафиком, принятые в радиосети данного оператора и позволяют принимать эффективные решения по ее развитию и настройке.
Алгоритм регулирования голосового трафика сонаправленных секторов GSM-900/1800 и методика формирования списков соседних сот в сетях GSM, реализованы в рабочих процессах СЗФ ОАО «МегаФон».
Наряду с результатами, выносимыми на защиту, получен ряд других результатов, имеющих теоретическую и практическую значимость.
________________________________________________________________
Подписано к печати 23.03.2009
Объем 1 печ. л. Тир. 80 экз.
Тип. СПбГУТ. 191186 СПб, наб. р. Мойки, 61
Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им проф. М. А. Бонч-Бруевича
11 10 2014
1 стр.
Радиостанция обеспечивает функционирование в сетях поездной (прс), станционной (срс) и ремонтно-оперативной (рорс) радиосвязи, в дуплексной системе поездной радиосвязи прс-д
02 10 2014
1 стр.
Правилам применения базовых станций и ретрансляторов систем подвижной радиотелефонной связи. Часть II. Правила применения подсистем базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной
26 09 2014
1 стр.
Правилам применения базовых станций и ретрансляторов систем подвижной радиотелефонной связи. Часть II. Правила применения подсистем базовых станций и ретрансляторов сетей подвижной
26 09 2014
1 стр.
Оперативно-техническое управление федеральными сетями спс внедрено с 01. 07. 99 г. Приказом Госкомсвязи России №9 от 30. 06. 00 г
11 10 2014
1 стр.
Если вы вводите более одного номера, нажмите [*] для ввода символов “,” для отделения одного номера от другого. Вы можете нажать клавишу вызова 1 для отправки gsm сообщения в режим
12 10 2014
1 стр.
Всемирные и региональные конференции радиосвязи и ассамблеи радиосвязи при поддержке исследовательских комиссий выполняют регламентарную и политическую функции Сектора радиосвязи
08 10 2014
1 стр.
Всемирные и региональные конференции радиосвязи и ассамблеи радиосвязи при поддержке исследовательских комиссий выполняют регламентарную и политическую функции Сектора радиосвязи
14 10 2014
7 стр.