Расчет емкости системы связи стандарта GSM и эффективности телекоммуникационной системы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Некоммерческое акционерное общество

«АЛМАТИНСКИИ? УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»

Кафедра: «Телекоммуникационных систем»

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №3

на тему: «Расчет емкости системы связи стандарта GSM и эффективности телекоммуникационной системы»

Дисциплина: «Технология беспроводной связи»

Выполнил: Нурмухан Нуржан

Группа: РЭу - 13 - 2 ст. бил.:133057

Руководитель: асс. Зайцев Е.О.

Алматы, 2015

Содержание

Задача №1

Решение

Задача №2

Решение

Список литературы

Задача №1

Задание:

Система связи стандарта GSM обслуживает абонентов на городской территории площади S, км². Средний радиус соты равен r. Количество каналов, выделенных базовой станции (соте) С. Средняя частота поступления вызовов л_СР выз/час. Средняя продолжительность разговора Т, мин. Вероятность блокировки вызовов GOS_B.

Определить емкость системы связи, для чего рассчитать:

1) Площадь гексагональной соты, S_r, км²;

2) Количество сот, охватывающих всю городскую территорию N_C;

3) Интенсивность трафика в одной соте А_С при заданной вероятности блокировки GOS_B;

4) Суммарный трафик всей системы А_ССС;

5) Средний трафик одного абонента А;

6) Количество абонентов, которых может обслужить система N_АБ;

7) Количество каналов системы мобильной связи N_K;

8) Количество абонентов, приходящихся на один канал N_АБ1;

9) Минимальное количество абонентов, которые могут быть одновременно обслужены N_MIN;

10) Относительное количество абонентов, одновременно обслуживаемых системой связи у.

Таблица 1

Исходные данные

Таблица 2

Некоторые характеристики стандарта GSM - 900

Таблица 3

Показатели качества обслуживания моделей Эрланга А и В

Решение

Типичным примером системы массового обслуживания (СМО) является телекоммуникационная система, которая делится на два основных типа: СМО с отказами и СМО с ожиданием.

В системах связи с отказами заявка, поступившая в момент, когда все каналы обслуживания заняты, немедленно получает отказ, покидает систему и в дальнейшем процессе обслуживания не участвует.

В системах с ожиданием заявка, заставшая все каналы занятыми, не покидает систему, а становится в очередь и ожидает, пока не освободится какой - нибудь канал.

Основными параметрами оценки качества обслуживания мобильной системы связи, как системы массового обслуживания, являются параметры входящего потока вызовов. Поскольку моменты поступления вызовов в системе связи определяются периодичностью поступления информации, являющейся случайной величиной, то весь процесс поступления вызовов считается случайным процессом.

Случайными величинами такого потока вызовов для часа наибольшей нагрузки (ЧНН) являются:

л - количество вызовов, поступающих в единицу времени (интенсивность вызовов или средняя частота поступления вызовов);

Т - время обслуживания одного вызова (средняя продолжительность обслуживания вызова), сутки, час, минута, секунда;

А - средний трафик (интенсивность трафика, интенсивность нагрузки, поток нагрузки, средний трафик одного абонента).

, (1.1)

Известны несколько моделей системы сотовой связи:

1) Модель Эрланга А - система с ограничением времени ожидания и времени обслуживания;

2) Модель Эрланга В - система с отказами (вызовы, поступившие, когда все каналы заняты, могут аннулироваться);

3) Модель Эрланга С - система с ожиданиями (вызовы, поступившие, когда все каналы заняты, становится в очередь и ждут освобождения канала неопределенно долгое время).

Уровень обслуживания (англ. Grade of Service - GOS) - это мера доступа к каналу в системе с концентрацией нагрузки в ЧНН.

Уровень обслуживания (GOS) представляет собой качественную меру, используемую для определения вероятности получения доступа к каналу при известном количестве каналов в сотовой системе.

Уровень обслуживания - один из основных параметров и критериев оценки при разработке сотовых систем, который необходимо учитывать для того, чтобы обеспечить требуемую емкость системы и распределение каналов по сотам.

Уровень обслуживания обычно выражается в виде вероятности блокировки (отказа), т. е. вероятности того, что желающий установить соединение пользователь столкнется с отсутствием свободного канала, или, что время ожидания свободного канала превысит установленный предел.

В наиболее распространенной системе с отказами или потерянными вызовами (модель Эрланга В) вероятность отказа в обслуживании, т. е. вероятность того, что все каналы при поступлении вызова от абонента будут заняты, определяется следующим выражением:

, (1.2)

Где N - количество каналов в соте;

Z - количество одновременно поступивших вызовов.

В соответствии с требованиями операторских лицензий, величина отказов внутри отечественных сотовых сетей общего пользования принимается на уровне Р_отк5%, а расчетная удельная нагрузка на одного абонента 0,015 Эрланга. Иногда, закладываю запас на проектирование, расчет трафика производят, исходя из нагрузки (входящая + исходящая) на одного абонента в ЧНН, равной 0,025 Эрл и вероятности блокировки 2%. Опыт работы сотовых сетей в России и Казахстане показывает, что средняя нагрузка, создаваемая одним абонентом, колеблется на уровне (0,007 - 0,016 Эрл).

Расчет:

1) Площадь гексагональной соты определяется по формуле:

, (1.3)

2) Количество сот N_C в сотовой системе связи (ССС):

, (1.4)

3) Суммарный трафик А_С, приходящий на соту (интенсивность трафика в одной соте), можно определить по таблице 3, т.к. известно количество каналов, приходящихся на соту N, и вероятность отказов GOS_B:

А_С=17

4) Суммарный трафик всей ССС А_ССС определяется:

, (1.5)

5) Трафик приходящийся на одного абонента А вычисляется по формуле (1.1):

6) Определив суммарный трафик всей системы, можно определить количество абонентов N_АБ, которое может обслуживать система:

, (1.6)

7) Количество каналов системы мобильной связи N_K определяем делением ширины выделенного системе спектра на ширину пары каналов. Ширину выделенного спектра и ширину каналов связи берем из таблицы 2. Учитываем, что один канал связи, как в прямом так и в обратном направлениях для связи не используется:

8) Определить среднее количество абонентов, приходящихся на один канал связи N_АБ1:

, (1.7)

9) Минимальное количество абонентов, которые могут быт одновременно обслужены N_MIN:

, (1.8)

Т.к. схема организации каналов - TDMA, одновременно могут быть обслужены одним частотным каналом от одного абонента до восьми в ЧНН - по количеству временных окон (тайм - слотов) в одном TDMA - кадре (временном фрейме);

10) Относительное количество абонентов, которое может быть одновременно обслужено:

, (1.9)

Задача №2

Задание:

Определить эффективность з (КПД) телекоммуникационной системы с количеством каналов n для мобильной связи с активностью абонента или нагрузкой на сеть от одного абонента б Эрл.

При числе каналов связи базовой станции n определить допустимое число мобильных терминалов сотовой сети связи N, которые может обслужить базовая станция при вероятности отказов Р_ОТК=0,01 в системе с предоставлением каналов по требованию.

мобильный связь абонент трафик

Таблица 4

Исходные данные

Решение

Рассмотрим телекоммуникационную сеть с представлением каналов по требованию типа «звезда» с БС базовой станцией (или коммутатором) с числом каналов n.

Принимаем, что статистические характеристики всех источников сообщений (абонентов) одинаковы.

Обозначим через л среднее число вызовов на связь от одного абонента в единицу времени, в среднюю продолжительность сеанса связи одного абонента. Тогда Т есть чистое время работы абонента за время Т.

Относительное время работы одного абонента за время Т, равное - называется активностью абонента или нагрузкой на сеть от одного абонента. Величину б (безразмерную) принято измерять в Эрлангах (.

Для мобильного абонента, работающего в сотовой связи, принимают нагрузку б=0,01 - 0,03 Эрл, в час наибольшей нагрузки (ЧНН).

Нагрузка от N абонентов сети есть N_б ЭРЛ. При большом числе абонентов N1 суммарный поток вызовов от всех абонентов в теории массового обслуживания называется простейшим без последствия и описывается распределением Пуассона.

Эффективность использования телекоммуникационных каналов (как бы коэффициент полезного действия КПД телекоммуникационной системы) есть график величины з, представленный на рисунке 1.1. для Р_ОТК=0,01.

Рис. 2.1 Эффективность использования телекоммуникационных каналов при Р_ОТК=0,01

Эффективность использования телекоммуникационных каналов связана с (1-Р_ОТК)N_б - обслуженной нагрузкой соотношением:

Список литературы

1. Бабков В.Ю. Сети мобильной связи. Частотно - территориальное планирование. СПб., 2007.

2. Карташевский В. Г. и др. Сети подвижной связи. М.: ЭКО - ТРЕНДЗ, 2001.

3. Ратынский М. В. Основы сотовой связи/ Под ред. Д. Е. Зимина. М.: Радио и связь, 2000.

4. Коньшин С. В. Технологии беспроводной связи. Учебное пособие. Алматы: АИЭС, 2003.

5. Печаткин А. В. Системы мобильной связи. Часть 1. Принципы организации, функционирования и частотного планирования систем мобильной связи: Учебное пособие. РГАТА, Рыбинск, 2008. 122 с.

6. Тепляков И. М. Телекоммуникационные системы: Сборник задач: Учебное пособие. М.: ИП «РадиоСофт», 2008. 240 с.

7. Ликонцев Д. Н. Специальные вопросы курса. Распространение радиоволн. ТУИТ, Ташкент, 208.

8. Базовые технологии локальных сетей / В. Г. Олифер, Н. А. Олифер. СПб.: Питер, 1999.

Размещено на Allbest.ru