Распределенные системы indoor systems
Содержание:
Введение: 3
Структура сотовой сети. 4
Коммутационный центр 5
Оптоволоконный кабель. 9
Использование оптического кабеля. 10
Преимущества оптоволокна: 11
Использование оптических соединений в сотовой сети. 13
I. Подключение абонентов с помощью оптоволокна. 13
II. Первичные сети. 15
Сотовая сеть в закрытых помещениях. Indoor. 17
Основные критерии indoor-системы: 17
Организация покрытия с помощью DAS 19
Особенности развертывания систем DAS LTE – опыт США 25
МТС 26
Компания Optiway. 27
Optiway AllAccess. 27
I. Технология OTDMLL 29
II. REFACCESS 30
III. Optiway принципиальная схема. Оборудование 31
Экологичечкие стандарты 32
Экспериментальные данные: 34
Работа с оптоволокном: 34
Сравнение ADAS с макросотовой системой. 40
Местоположения измерений Indoor антенны. 41
Схема ADAS Optiway в здании КФЕН. 42
Стоимость, описание ADAS Optiway AllAccess. 43
Экспериментальное оборудование 44
Заключение 45
Литература 46
Введение:
Сегодня, как никогда ранее, регионы России нуждаются в связи, как в количественном, так и в качественном плане. Руководители регионов в первую очередь озабочены социальным аспектом этой проблемы, ведь телефон – это предмет первой необходимости. Связь влияет и на экономическое развитие региона, его инвестиционную привлекательность. Вместе с тем операторы связи, тратящие массу сил и средств на поддержку дряхлеющей телефонной сети, все же изыскивают средства на развитие своих сетей, внедрение оптоволоконных и беспроводных технологий.
В данный момент времени сложилась ситуация, когда практически все крупнейшие российские ведомства проводят масштабную модернизацию своих телекоммуникационных сетей.
За последний период развития в области связи, наибольшее распространение получили оптические кабели (ОК) и волоконно-оптические системы передачи (ВОСП) которые по своим характеристикам намного превосходят все традиционные кабели системы связи. Связь по волоконно-оптическим кабелям, является одним из главных направлений научно-технического прогресса.
Технология Optiway использует оптическую связь, для увеличения количества каналов и увеличения пропускной способности. Гибкость системы позволяет развернуть любой вид связи. Антенны будут размещены непосредственно внутри зданий, вследствие чего потери сигнала будут минимальны. Сотовые операторы уже вводят такие системы по всему миру.
Цель дипломной работы, представить проект покрытия подвижной радиосвязи внутри здания. Задачи:
- Провести анализ текущего качества мобильной связи оператора ОАО «МТС».
- Провести анализ по технологии ADAS Optiway.
- Спроектировать схему связи по технологии Optiway AllAccess.
- Дать экономическую оценку.
- Сравнить качество макросотовой связи, с системой ADAS.
Структура сотовой сети.
Рис. Общая структура сетей сотовой связи.
Изначально сеть разделяется на 2 больших подсети — сеть радиодоступа (RAN — Radio Access Network) и сеть коммутации или опорную сеть (CN — Core Network).
Сеть радиодоступа
Существующие сети радиодоступа у наших операторов — продукт долгой эволюции, поэтому они состоят из сети радиодоступа к GSM (GERAN — GSM EDGE Radio Access Network) и сеть радиодоступа к UMTS (UTRAN — UMTS Terrestrial Radio Access Network). Сверху слева на картинке вы видите GERAN, внизу слева, соответственно UTRAN. Наибольшие изменения при переходе от GSM к UMTS происходят как раз в сети радиодоступа — оператору нужно построить вторую сеть и заново покрыть уже имеющиеся территории.
Сеть радиодоступа — эта та паутина, которой охвачены огромные территории городов и открытых местностей, за счёт неё как раз и обеспечивается то огромное покрытие, которое предоставляют сети сотовой связи. [21]
Коммутационный центр
Центр коммутации — ядро сетей сотовой связи. В UMTS — Core Network, можно перевести как ядро сети. К этому ядру, как периферийные устройства к системному блоку, могут подключаться различные сети радиодоступа. Опорная сеть мало эволюционирует в связи с эволюцией от GSM к UMTS, эта сильная эволюция происходит немного позже — её уже прошли западные и азиатские операторы, у нас же она только начинается. [11]
Центр коммутации на приведённой выше картинке разделен на 2 части — верхняя правая часть отвечает за голосовые соединения, или CS-соединения (Circuit Switch), нижняя правая часть отвечает за пакетные соединения, или же PS-соединения (Packet Switch).
Центр коммутации сосредоточен в одном или нескольких зданий, принадлежащих оператору сотовой связи, в больших машинных залах — проще говоря главная серверная, где стоит большое количество оборудования. [12]
HLR
HLR — Home Location Register, Регистр положения домашних абонентов. По сути это большая база данных, в которой хранится всё об абоненте данной сети. В крупных сетях, таких, как у операторов большой тройки, таких узлов несколько — они разбросаны по регионам. Их количество измеряется единицами штук. В Питере такой узел один, в Москве другой, на Урале ещё один, ещё на Кавказе, в Сибири — 3-4 штуки. На практике это может быть распределённая БД, потому что ёмкости одного HLR может не хватить для хранения данных обо всех абонентах. Тогда оператор докупает ещё один HLR (физическое устройство) и организует распределённую БД. [13]
По большей части, это информация об услугах, подключенных у абонента:
— Может ли абонент совершать исходящие звонки
— Может ли абонент отправлять/принимать SMS
— Разрешена ли услуга конференц-связи
— Все остальные возможные услуги. Также здесь хранится такая важная информация, как идентификатор того MSC, в зоне действия которого сейчас находится абонент [8].
MSC/VLR
MSC — Mobile Switching Center, центр коммутации для мобильных абонентов;
VLR — Visitor Location Register, регистр положения гостевых абонентов. Логически это 2 раздельных узла, но на практике, это реализовано в одном и том же устройстве. VLR хранит в себе копию тех данных, которые записаны в HLR с той лишь разницей, что тут уже нет информации о том MSC, в зоне действия которого находится абонент. Здесь хранится информация о том, в зоне действия какого BSC находится данный абонент. Ну и здесь, естественно, хранятся данные только о тех абонентах, которые сейчас находятся в зоне действия того MSC, к которому подключен данный VLR.
MSC — классический коммутатор. Основные его функции — для исходящего вызова — определить куда переключить вызов, для входящего же соединения — определить на какой BSC отправить вызов. Для выполнения этих функций он и обращается в VLR за хранящейся там информацией. Здесь стоит заметить, что это плюс разнесения HLR и VLR — MSC не будет стучаться в HLR каждый раз, когда абоненту что-то нужно, а будет всё делать своими силами. Также MSC собирает данные для биллинга, далее эти данные скармливаются соответствующим системам.
AUC
AUC — Authentication Center, центр аутентификации абонентов. Этот узел отвечает за то, чтобы злоумышленник не мог получить доступ к сети от вашего лица. Также этот узел генерирует ключи шифрования, с помощью которых шифруется ваше соединение с сетью в самом уязвимом месте — на радиоинтерфейсе.
GMSC
GMSC — Gateway MSC, шлюзовой коммутатор. Этот узел сети используется только при входящих вызовах. У операторов есть определённая номерная ёмкость, этой номерной ёмкости сопоставляются шлюзовые коммутаторы сетей связи (сотовых, фиксированных). Когда вы набираете номер, ваш звонок доходит до коммутатора (MSC) вашей сети и он определяет куда дальше отправить этот вызов на основе имеющихся у него соответствий между номерами и шлюзами сетей. Звонок отправляется на GMSC сотового оператора, которым пользуется ваш собеседник. Далее GMSC делает запрос в HLR и узнаёт в зоне действия какого MSC сейчас находится вызываемый абонент. Туда дальше и перенаправляется вызов[8].
SGSN
SGSN — Serving GPRS Support Node, обслуживающий узел поддержки GPRS. Этот узел отвечает за то, чтобы определить каким образом предоставлять услуги на основе запрошенной APN (Access Point Name, точки доступа, например, mms.beeline.ru). Также на этом узле осуществляется подсчет трафика.
GGSN
GGSN — Gateway GPRS Support Node, шлюзовой узел поддержки GPRS. Шлюз отвечающий за правильную доставку пакетов до пользователя.
BSC
BSC — Base Station Controller, контроллер базовых станций. Узел, к которому подключаются базовые станции, дальше он осуществляет управление базовыми станциями — назначает какому абоненту где сколько ресурсов выделить, определяет каким образом осуществляются хэндоверы. Когда с MSC приходит сигнал о входящем соединении для абонента, контроллер осуществляет процедуру пейджинга — через все подчинённые ему базовые станции посылает вызов данному абоненту, который должен отозваться через одну из базовых станцийn[8].
TRC
TRC — TRansCoder, транскодер. Устройство, отвечающее за перекодирование речи из формата GSM в стандартный формат телефонии, используемый в фиксированных сетях связи и обратно. Таким образом, получается, что речь передаётся в формате сетей фиксированной связи в сети GSM на участке от GMSC до TRC.
BTS
BTS — Base Transceiver Station, базовая приёмопередающая станция. Это то, что непосредственно находится близко к самому пользователю. Именно базовые станции образуют ту самую паутину, которой накрывают операторы сотовой связи, именно от их количества зависит территория, на которой предоставляют услуги операторы сотовой связи. По сути — довольно глупое устройство, оно обеспечивает выделение пользователям отдельных каналов связи, преобразует сигнал в высокочастотный, который будет передаваться в эфир, ну и выдаёт этот самый высокочастотный сигнал на антенны. А вот антенны то мы и можем наблюдать каждый день.[15]
RNC
RNC — Radio Network Controller, контроллер сети радиодоступа. Выступает в той же роли, что BSC в GERAN.
NodeB
NodeB – базовая станция сети стандарта UMTS. Она отвечает за создание покрытия сети сотовой связи. Основной функций NodeB является передача сигнала пришедшего от RNC в эфир в определенной области – соте (сотах). NodeB логически соответствует BTS сети стандарта GSM, но обладает меньшей функциональностью.[14]
Все перечисленные модули сотовой сети, требуют высокоскоростного соединения между собой:
- Высококачественная передача голоса
- Конференции (В разговоре участвуют несколько абонентов)
- Видеоконференция (В видео звонке могут участвовать более 2 абонентов)
- Высокоскоростной интернет (Новые технологии LTE, WiMax)
Оптоволоконный кабель.
Оптические технологии передачи данных стали прорывом в области телекоммуникаций и сетей передачи данных, требующих высокой скорости передачи. За последние несколько лет исследования привели к появлению систем, которые способны передавать данные на скорости 10 Гб/с и выше. Одним из основных преимуществ оптического кабеля является его способность передавать высокоскоростные оптические сигналы на большие расстояния. Эта статья посвящена оптическому кабелю, принципам, на которых он работает, а также основным блокам систем передачи данных по оптоволокну.[1]
Волоконно-оптические
технологии просто используют
свет для передачи данных. Использование
оптического кабеля началось
примерно с 1970 года, когда удалось
снизить издержки на
Конструкция оптического кабеля:
Любая оптическая система состоит из трех компонентов: передатчика, среднего (волокно кабеля) и приемника. Передатчик реобразует электрические сигналы в свет и направляет его по волокну. Приемник получает световой сигнал и преобразует его в электрический сигнал. Существуют два вида передатчиков: лазерного диод либо светодиод.
Выходная
мощность передатчика
Приемопередатчики
отличаются чувствительностью
Оптический кабель состоит из нескольких
элементов: из сердцевины, облицовки
и внешнего покрытия. В основе оптического
кабеля лежит сердцевина, по которой
происходит передача световых сигналов.
В основе сердцевины лежит кремний
и германий. Оболочка, окружающая сердцевину
оптического кабеля состоит из кремния
и имеет коэффициент
Использование оптического кабеля.
Волоконно-оптические
кабели используются в широком
спектре приложений: начиная от
медицинского зондирования, заканчивая
высокоскоростными сетями
Самое активное
использование оптического
Пропускная
способность оптического
Преимущества оптоволокна:
- Высокая помехоустойчивость, нечувствительность к внешним электромагнитным полям и практически отсутствие перекрестных помех между отдельными волокнами, уложенными вместе в кабель. Передаваемый сигнал по оптоволокну абсолютно не восприимчив ко внешним электромагнитным воздействиям, таким как электрические и электромагнитные поля, молнии. Без потери сигнала оптоволокно можно прокладывать рядом с силовой проводкой, соблюдая все высокие требования к системам передачи данных.[4]
- Оптический кабель не нуждается в заземлении и гальванических развязках.
- Отсутствие коротких замыканий, вследствие чего волоконные световоды могут быть использованы для пересечения опасных зон без боязни коротких замыканий, являющихся причиной пожара в зонах с горючими и легковоспламеняющимися средами.
- Пропускная способность оптоволокна гораздо выше медного кабеля, что делает оптоволокно более выгодным для использования в системах, требующих высокой скорости передачи данных (видеообработка, телевидение, высоконагруженные системы, системы и узлы передачи данных). [3]
- Невозможность несанкционированного прослушивания. Оптические линии не излучают вокруг себя никакого излучения, поэтому прослушка без непосредственного физического подключения к каналу передачи данных невозможна. Это влечет уменьшение качества и потеря сигнала, что легко обнаруживается.
- Оптоволокно позволяет соединить более удаленные узлы передачи данных без использования повторителей. Максимальное расстояние может составлять 40-50 км и даже более, в зависимости от типа используемого оптического кабеля.[4]
- Основным преимуществом оптики является широкополосность и высокая скорость передачи канала. Сегодня по оптоволокну можно передавать данные со скоростью более 10Гб/сек и сигнал в несколько сотен тысяч каналов.
- Малая масса и габаритные размеры. Что уменьшает стоимость и время прокладки оптического кабеля.
- Можно производить ремонт оптического кабеля, не выключая оборудования. [3]
- Потенциально низкая стоимость. Хотя волоконные световоды изготавливаются из ультра чистого стекла, имеющего примеси меньше чем несколько частиц на миллион частиц стекла, при массовом производстве их стоимость не велика. Кроме того, в производстве световодов не используются такие дорогостоящие металлы, как медь и свинец, запасы которых на Земле ограничены. Стоимость же электрических линий коаксиальных кабелей и волноводов постоянно увеличивается как с дефицитом меди, так и с удорожанием энергетических затрат на производство меди и алюминия [5].
Типы оптического кабеля
Одномодовый оптический кабель имеет очень маленькую сердцевину как правило 8-10 микрон в диаметре, что позволяет передавать световые сигналы без устройств повторения на расстояния до 80 км, в зависимости от типа оборудования.
В современном приложении оптические кабели подразделяются на многомодовые (MM) и одномодовые (SM), однако и те и другие базируются на одних и тех же принципах. Передача сигнала по оптическому кабелю возможна благодаря явлению, которое называется полным внутренним отражением. Благодаря этому возможна передача оптического сигнала на высокой скорости на большие расстояния [5].
Многомодовый оптический кабель может передавать несколько световых волн, он имеет более толстую сердцевину размером около 50 или 62,5 микрон. Из-за дисперсии многомодовый оптический кабель имеет большее затухание[4].
SM(Single-Mode) и MM(Multi-Mode) кабели различаются по своим размерам, что в свою очередь, влияет на проходящий по оптоволокну сигнал. SM кабели используют толщину основного волокна от 8 до 10 микрон, что позволяет передавать только одну длину волны. MM кабели, напротив, используют более толстое основное волокно примерно 50-60 микрон, что позволяет передавать несколько длин волн одновременно. В SM кабелях меньше величина затухания, что дает возможность использовать их на больших расстояниях. MM кабель позволяет передавать больше данных. Т.о. MM кабель обычно используется на небольших расстояниях, там где необходимо передавать данные с большой скоростью, например в системах хранилищ данных[3].
Использование оптических соединений в сотовой сети.
Подключение абонентов с помощью
оптоволокна.
Аппаратура для подключения абонентов с использованием оптического кабеля получила широкое распространение в странах Европы и США. Преимущества такого решения очевидны: высокие надежность, качество передачи, а также пропускная способность, следовательно, практически не лимитированная скорость по интерфейсу пользователя. К сожалению, данное решение имеет и недостатки. Во-первых, время, необходимое для прокладки кабеля и получения всех необходимых разрешений может быть довольно значительным, что снижает темпы окупаемости капиталовложений. Во-вторых, применение оптоволокна может быть экономически оправданно лишь при подключении большого числа сконцентрированных в одном месте, например в районах массовой застройки или в офисных зданиях, абонентов. В районах, где плотность абонентов невысока, ресурсы оптического кабеля используются лишь на 5 —10%, поэтому экономически выгоднее уплотнить существующую кабельную сеть или использовать радиодоступ. [4]
Сейчас оптоволокно широко
применяется вместо многожильных телефонных
кабелей на участке между телефонным
коммутатором (АТС) и удаленным концентратором,
к которому подключаются, например,
телефоны, установленные в квартирах
многоэтажного дома или нескольких
домов. Аппаратура, реализующая
По своей архитектуре
оборудование DLC представляет собой
мультиплексор на базе временного разделения
каналов с различными пользовательскими
интерфейсами и линейным интерфейсом
для непосредственного
Набор пользовательских интерфейсов
как правило включает в себя аналоговый
абонентский двухпроводной
Станционные интерфейсы предусматривают подключение к аналоговым АТС (по абонентскому двухпроводному стыку или интерфейсу Е&М), цифровым АТС (по стыку Е1 с сигнализацией V.51 или стыку ЕЗ с сигнализацией V.52). Естественно, предусматривается и подключение по интерфейсу ISDN и цифровому интерфейсу V.24/V.35 (для подключения к сети передачи данных) [5].
Линейные интерфейсы современной аппаратуры DLC можно разбить на несколько групп.
Оптический интерфейс
необходим для
Электрический интерфейс — от Е1 (2 Мбит/с) до ЕЗ (34 Мбит/с) -позволяет подключаться к высокоскоростным сетям, обеспечивающим прозрачную передачу цифровых потоков (например, к сети SDH). Электрический интерфейс также позволяет подключать аппаратуру через тракты HDSL или радиорелейные линии, а на небольших расстояниях (до 1 км по Е1) соединять элементы системы непосредственно [4].
Первичные сети.
Первичные сети предназначены для создания коммутируемой инфраструктуры, на основе которой работают наложенные компьютерные и телефонные сети. Каналы, предоставляемые первичными сетями, обеспечивают высокую пропускную способность – от 2 Мбит\с до 10 Гбит\с. В первичных сетях может использоваться техника коммутации каналов различного типа: с частотным (FDM), временным (TDM) и волновым (WDM) мультиплексированием[5].
Существует три поколения техно
логий первичных сетей.
- Плезиохронная цифровая иерархия (PDH)
- Синхронная цифровая иерархия SDH, которой в Америке соответствует стандарт SONET
- Уплотненное волновое мультиплексирование (DWDM)
- OTDMLL over DWDM.
Первые две технологии используют для разделения высокоскоростного канала временное мультиплексирование и передают данные в цифровой форме. Каждая из технологий поддерживает иерархию скоростей, так что пользователь может выбирать подходящую ему скорость для каналов, с помощью которых он будет строить свою наложенную сеть.
Технология SDH использует более высокие скорости, чем PDH, так что при построении крупных первичных сетей магистраль строится на основе технологии SDH, а сеть доступа – на основе PDH.
Сети DWBN представляют собой последнее достижение в области создания высокоскоростных каналов. Они уже не являются цифровыми, т.к. предоставляют пользователям выделенную волну для передачи информации по оптоволокну, которую те могут задействовать по своему усмотрению – моделировать или кодировать. Эта технология вытесняет сегодня технологию SDH из протяженных магистралей на периферию сетей, превращая ее в сеть доступа.
Три различные технологии коммутации и мультиплексирования позволяют создать гибкую и масштабируемую первичную сеть, способную обслужить большое количество компьютерных и телефонных сетей [3].
Сотовая сеть в закрытых помещениях. Indoor.
Все более широкое использование indoor-систем обусловлено следующими очевидными выгодами для операторов и владельцев зданий.
Наиболее перспективным способом организации мульти операторских indoor-систем, получившим широкое распространение в мире, является привлечение для этих целей специализированных интеграторов, обеспечивающих их приобретение, развертывание и последующее обслуживание.
Создание надежного и
качественного беспроводного
Качественно новый уровень информационного обслуживания: в аэропортах, на вокзалах, в торговых центрах и других крупных сооружениях, оборудованных indoor-системами, посетители получают качественно новые услуги информационного обеспечения (информация о прибытии/отлете, заказ билетов, реклама в duty-free и т.п.).
Совмещение беспроводных
технологий: современные DAS позволяют
создавать в здании единую широкополосную
инфраструктуру, обслуживающую все
существующие системы беспроводного
доступа, включая GSM/EDGE/3G/EV-DO/WLAN/Wi-Fi/
В результате отпадает необходимость в параллельном развертывании в здании каждым из операторов своей собственной инфраструктуры.
Основные критерии indoor-системы:
Площадь и конфигурация покрытия: нужно ли обеспечить покрытие только в нескольких местах или покрытие должно быть сплошным по всему зданию? Обеспечение покрытия для некоторых подвальных помещений может быть достаточно трудоемким и дорогостоящим.
Поддержка нескольких операторов: должно ли indoor-покрытие поддерживать одну или несколько систем сотовой связи? Нужно ли владельцу помещения обеспечивать покрытие для посетителей, пользующихся услугами разных операторов? Ответ на этот вопрос кардинально влияет на выбор системы.
Масштабируемость: заказчик должен принять решение, потребуется ли ему в будущем расширять indoor-покрытие и увеличивать емкость обслуживания. Indoor-система должна быть, как правило, масштабируемой и обеспечивать предоставление перспективных услуг, отсутствующих на момент развертывания системы.
Интерференция: если в здании
находятся чувствительные приборы
(например, покрытие организуется в
госпитале), возникают требования по
ограничению уровня излучаемой мощности.
Устанавливаемая indoor-система должна
иметь эффективную систему
Трудоемкость развертывания
С учетом приведенных выше
факторов проектировщик принимает
решение о типе indoor-системы. Наиболее
распространенным вариантом при
организации покрытия в небольших
зданиях является установка ретранслятора,
к которому по коаксиальным кабелям
подключаются удаленные антенны, образуя
распределенную антенную систему. Для
создания нужной топологии сети используются
делители мощности и направленные ответвители.
Однако применение коаксиальных кабелей
ограничивает удаление антенн от ретранслятора
до нескольких сотен метров. При
большей площади покрытия приходится
размещать ретранслятор, а антенны
подключать по волоконно-оптическим линиям
связи, допускающим удаление антенн
от источника радиосигналов на расстояние
до 6 км. Применение оптических линий
связи требует использования
соответствующих модулей
Организация покрытия с помощью DAS
Рис. Диаграмма DAS.
Представляет собой сеть из пространственно разнесенных антенных узлов, соединенных с общим источником через транспортную среду, которая предоставляет беспроводную услугу в географической области или в здании. Как показано на рисунке, идея заключается в разделении передаваемой мощности среди нескольких антенных элементов, разделенных в пространстве таким образом, чтобы обеспечить покрытие на ту же площадь, одной антенны, но с меньшей суммарной мощности и повышения производительности. Одна антенна излучает при высокой мощности (а) заменена на группу маломощных антенн для покрытия той же площади (b).

- Распределительная логистика предприятия (на примере ЗАО «Траст»)
- Распространение зикризма
- Рассветное месторождение
- Расследование грабежей и разбоев с проникновением в жилище
- Расследование изнасилований
- Расследование карманных краж
- Расследование краж чужого имущества
- Ранжирование ХОО
- Раскрой и пошив зимнего пальто
- Раскрытие особенностей малого и среднего бизнеса в регионе Казахстана
- Раскрытие преступлений по горячим следам
- Распорядительные документы администраций сельских поселений
- Распределение налогов в бюджетной системе
- Распределение электромагнитного поля по сечению прямоугольного проводника