Проектирование сети беспроводной связи WiMAX стандарта IEEE 802.16e для сельского населенного пункта - Дипломная работа

Выбор аппаратуры и планирование сети4.1 Расчет капитальных вложений 4.2 Расчет эксплуатационных расходов5.1 Характеристика объекта проектирования и условий его эксплуатацииВ 2004 году появился стандарт беспроводного широкополосного доступа IEEE 802.16-2004 [1]. Тогда казалось, что мир вот-вот шагнет в новую реальность, где пользователю практически в любой точке Земли будут доступны средства высокоскоростного информационного обмена, от передачи данных до телефонной связи и телевидения. Однако главная проблема заключалось в том, что стандарт IEEE 802.16-2004 был ориентирован на фиксированный доступ: местоположения абонента определялось раз и навсегда. Именно эти «дополнения» (изза которых стандарт IEEE 802.16е называют «мобильный WIMAX») и открывают путь стандарту 802.16 в безграничный мир мобильных приложений. Номадические абоненты могут перемещаться в пределах действия сети, но в момент сеансов связи они локализованы (находятся в зоне одного и того же сегмента базовой станции) - например, пользователи ноутбуков, которые могут включить их дома, в офисе, на скамейке в парке и т.п.При временном дуплексе каналов кадр делят на нисходящий и восходящий субкадры (их соотношение может гибко менять в процессе работы в зависимости от потребностей полосы пропускания для восходящих и нисходящих каналов), разделенные специальным защитным интервалом . Формально один кластер всегда составлен из 2-х последовательных ОЧР символов, т.е. из 28 поднесущих, где на 24 передают данные, а на 4 - пилотные сигналы (рис.1.5). Поднесущие, используемые для передачи данных 72 360 720 1440 Каждый тайл составлен из 4 поднесущих длительностью 3 ОЧР символа (рис. На 8 поднесущих внутри элемента передают данные, 4 поднесущие используют для передачи пилотных сигналов.NRM разделяет систему на три логические части: 1. мобильные станции, используемые абонентами для получения доступа к сети; ASN (access services network) - сеть доступа к услугам, которая является собственностью оператора доступа к сети (NAP - Network Access Provider); ASN состоит из одной или нескольких базовых станций, которыми управляет один или несколько шлюзов ASN (ASN-GW). A и C разделяют функции между БС и шлюзом ASN по-разному, а именно, в управлении мобильностью и радиоресурсами. Во время сеансов связи шлюз организует хэндовер абонентам и пейджинг АС, управляет доступом к сети. В направлении БС шлюз поддерживает туннельное соединение; в направлении ядра сети (CSN) шлюз организует соединение по стандартному IP протоколу.WIMAX NWG (network working group - группа разработки сети) разработала RP (reference points - стыки и интерфейсы), т.е. концептуальные соединения между различными функциональными элементами: ASN, CSN, АС, БС. Следует отметить, что WIMAX Forum продолжает работу по совместимости разработанных RP на основе специфицированных нормативных протоколов c целью обеспечения максимальной пропускной способности сети. R4 ASN и ASN Набор протоколов управления и организации сквозных каналов, начинающихся/ заканчивающихся в различных устройствах внутри ASN, которые координируют мобильность АС между ASN. Протоколы организации сквозных каналов обеспечивают передачу данных внутри структуры ASN или туннельных соединений между БС и шлюзом ASN. ПО организации сквозных каналов состоит из протоколов, которые позволяют передавать данные между БС, вовлеченными в хэндовер, и определенной АС.Если учитывать, что не все абоненты, сразу подключатся к сети (а часть вообще не будет подключаться), то среднее число составит около 2800 абонентов (70% из 4000 абонентов). Шестиугольники лучше всего аппроксимируют круговую форму зоны радио покрытия базовой станции на ровной местности без препятствий, а края шестиугольников хорошо аппроксимируют границы между сотами равных размеров. На практике область покрытия базовой станции не обладает правильной круговой формой, поскольку она зависит от структуры местности и препятствий - зданий, деревьев и т. д. С определенной точностью соты можно спроектировать на основе обработки данных цифровой карты местности сложным специализированным программным обеспечением, которое имитирует распространение электромагнитных волн на цифровой модели местности. Пусть центральные соты соседних кластеров расположены на расстоянии R от центра опорной соты.При организации сети необходимо найти золотую середину, используя наибольший частотный диапазон, при сохранении соотношения сигнал/шум на минимально допустимом уровне.Сотовая структура позволяет увеличить пропускную способность, всей системы путем увеличения сот, уменьшения размеров сот и уменьшения мощности передатчиков.Второе решение заключается в ослаблении соканальных помех при использовании секторных антенн, с шириной диаграммы направленности в 60°. На рисунке 2.8 изображено группа сот с использованием антенн, диаграмма направленности 60°.Решение проблемы связанных с соканальными помехами на краю сот, в стандарте WIMAX предложен метод, комбинированного повторного использования частоты (FFR) рис. В FFR пользователи, нах

Оглавление

Введение

1. Основные характеристики стандарта WIMAX

1.1 Особенности стандарта IEEE 802.16e

1.2 Частотные диапазоны стандарта IEEE 802.16

1.3 Физический уровень

1.4 МАС - уровень

1.5 Архитектура построения сети WIMAX

1.5.1 Базовая модель сети

1.5.2 Стеки и интерфейсы

2. Методы планирования сетей WIMAX

2.1 Принципы построение сетей WIMAX в поселке городского типа

2.2 Методы ослабления соканальных помех

2.2.1 Увеличение количества сот в кластере

2.2.2 Использование секторных антенн

2.2.3 Комбинированное планирование сот

ВВЕДЕНИЕ

Темой дипломного проекта является проектирование сети беспроводной связи WIMAX стандарта IEEE 802.16e для сельского населенного пункта.

Системы беспроводной передачи информации существует столько же, сколько и сама человеческая цивилизация. Однако, в последние 15-20 лет развиваются чрезвычайно интенсивно, став одним из основных направлений развития телекоммуникационной индустрии.

Миграция телекоммуникационных технологий происходит в двух основных направлениях: от речевых услуг конечному пользователю к передаче скоростных потоков данных, которая в свою очередь уже делится на целый комплекс различных сервисов, включающих и речь, и данные, и видео. от неподвижных пользователей к кочующим и мобильным, что может обеспечить только беспроводная связь.

Технология WIMAX, аккумулировала в себя достижения не только более простых технологий беспроводного доступа (Wi-Fi), но и технологии сотовых сетей 3-го поколения. Из Wi-Fi в WIMAX перешла технология ОЧР, позволяющая получить высокие скорости передачи в радиоканале, без заметной межсимвольной интерференции. Как и в стандартах сотовой связи, таких как UMTS, CDMA-2000, в WIMAX используют самые современные методы избыточного кодирования и повторную передачу непринятых пакетов. Вместе с тем, в отличие от сотовых сетей, спецификации WIMAX не описывают структуру сети, что усложняет организацию роуминга и возможности получения услуг в сетях WIMAX других операторов.

Стандарт 802.16d обеспечивает фиксированный беспроводной доступ как в зоне прямой видимости между антеннами базовой и абонентской станций, так и вне ее. В этой версии используется метод модуляции посредством ортогональных несущих (OFDM). В пределах прямой видимости оборудование может работать в диапазонах частот 10-66 ГГЦ, вне прямой видимости требуются частоты ниже 11 ГГЦ.

В спецификациях WIMAX Forum, описывающих сертификационные профили для испытаний на совместимость оборудования разных производителей, указаны частотные диапазоны 3,5 и 5,8 ГГЦ. Первое сертифицированное оборудование WIMAX появилось в конце 2005 г. Сейчас производители активно разрабатывают абонентские устройства в комнатном и уличном исполнении, а также PCMCIA-карты для портативных компьютеров.

Стандарт 802.16e, являющийся, по сути, модернизацией предыдущей версии, нацелен на мобильных пользователей. Он поддерживает функции хэндовера и роуминга и рассчитан на применение в диапазонах частот ниже 6 ГГЦ, а одно из его главных достоинств - отсутствие требования прямой видимости для связи.

Начиная с 2007-2008 г., сети WIMAX активно развиваются в США, Японии, Европейском континенте и в Юго-Восточной Азии. Между операторами сетей WIMAX и операторами сети 3G идет довольно острая конкурентная борьба, где рынок услуг достаточно насыщен средствами связи, однако в государствах, где инфраструктура кабельной сети и развертывание сотовых сетей 3G требует неоправданно больше затрат, развертывание сетей WIMAX, может создать экономически выгодный высокоскоростной радиодоступ. В этой связи представляется весьма актуальным развертывание в Туркменистане 1-ступени сетей WIMAX в средних населенных пунктах, например - в поселке Халач. В этой связи требуется определение возможности покрытия зоны, расчета пропускной способности в отдельных сотах, с тем, чтобы перейти к планированию самой сети. Этим вопросам посвящен данный дипломный проект.

Дипломный проект состоит из 5 глав и приложения. Рассматриваются характеристики и методы планирования сетей стандарта WIMAX, произведены расчеты покрытия зон и пропускной способности сети. Рассмотрены требования к технике безопасности при развертывании сети WIMAX.

Приложение содержит карту поселка Халач, на которой отмечены места расположения базовой станции.

1.