В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Владимир Широков, эксперт, к.т.н
Трафик Всемирной паутины постоянно растет, возрастают и требования к качеству обслуживания. Простой доступ в Сеть и передача данных уже не удовлетворяют пользователей. Необходимо гарантированное качество и универсальное обслуживание: высокая скорость доступа в Интернет и передачи данных, мульти-сервисность (наряду с данными передача голосовой и видеоинформации), мобильность (обслуживание фиксированных, "кочующих" (nomadic) и быстро движущихся (mobile) абонентов.
Учитывая огромные территории Российской Федерации, все еще сохраняется информационное неравенство центра и регионов. Преодолению этого неравенства, обеспечению универсального обслуживания способствует создание сетей WiMAX.
В настоящее время за рубежом и в нашей стране разворачиваются сети WiMAX: создаются малые, городские, региональные и корпоративные сети широкополосного доступа, использующие технологию WiMAX, крупные операторские сети мобильного и фиксированного WiMAX.
Сети класса WiMAX являются сложными системами: их разработка требует высокой квалификации, но создаются они, как правило, эмпирически. Поэтому необходима определенная методология, а именно: модели, методы, методики, средства разработки, оценки, обоснованного выбора параметров систем WiMAX.
Стандарты определяют несколько профилей WiMAX, а поскольку оборудование WiMAX выпускается множеством компаний, оно может иметь разные характеристики. Соответственно выбор моделей оборудования становится нетривиальной задачей.
Приходится учитывать множество факторов, таких как:
В данной статье рассматривается методология, которая основывается на практическом опыте автора в создании первых в России сетей широкополосного беспроводного доступа класса WiMAX. Первая такая сеть была спроектирована и введена в эксплуатацию в августе 2000 г. в Новоуральске Свердловской области (в диапазонах 2,5-2,7 и 2,3 ГГц) и работает по настоящее время. С тех пор предложенная методология использована автором при системной интеграции более двух десятков функционирующих ныне сетей такого класса.
При создании сети WiMAX решается несколько основных задач (см. рисунок):
Перечисленные задачи взаимосвязаны:
Поэтому задачи решаются итерационно.
Но первостепенной и немаловажной задачей при создании WiMAX является сбор исходных данных о создаваемой радиосети. Сбор исходных данных выполняется по отдельной методике и включает в себя:
При выборе оборудования WiMAX важно принимать во внимание его основные технические характеристики и стоимость, то есть ключевой показатель эффективности цена/качество.
К характеристикам, которые необходимо учитывать в первую очередь, относятся:
Ширина радиоканала и отношение сигнал/шум (согласно пределу Шеннона) определяют предельную пропускную способность радиооборудования.
Характеристики приемопередатчиков и антенно-фидерных трактов определяют дальность между радиостанциями. При этом используются программы, которые по модели затухания радиоволн в свободном пространстве позволяют рассчитать дальность и скорость передачи в зависимости от технических характеристик Wi-MAX-оборудования, координат базовой и абонентской станций.
При выборе оборудования WiMAX следует еще учитывать такие характеристики базовых станций, как:
Поскольку WiMAX строится по сотовому принципу, обслуживаемая территория покрывается сетью базовых станций, связанных опорной сетью.
Максимально разрешенный радиус сот (в км) определяется категорией местности по максимальной численности населения города на обслуживаемой территории.
Имеется 4 категории территорий и городов по численности населения:
Пропускная способность сектора базовой станции определяется шириной и количеством радиоканалов в секторе, она должна быть достаточной для обслуживания определенного количества пользователей, находящихся на конкретной площади сектора на заданном удалении от базовой станции. Поэтому реальный радиус и структура соты (секторизация базовой станции) выбираются исходя из плотности абонентов, условий их обслуживания (необходимой скорости, активности, отсутствию/наличию прямой видимости).
При проектировании оценивается количество секторов в зависимости от диаграмм направленности, усиления антенн. Вот почему структура соты - это, как правило, круг, треугольник, квадрат или шестиугольник. Наряду с выбором структуры сот осуществляется привязка антенн базовых станций к существующим зданиям и сооружениям, оценивается покрытие. Таким образом, после разбиения на соты, определяются координаты и высоты подвеса антенн базовых станций.
По координатам базовой станции и абонентских станций рассчитываются:
С применением модели системы массового обслуживания с конечным числом пользователей находится максимально возможная (гарантированная) скорость передачи информации между БС и АС.
Для оценки радиопокрытия используется программное моделирование или натурное радиопланирование. При натурном радиопланировании проводятся базовые измерения в критически проблемных точках на местности. Для программного моделирования используются электронные карты местности, имеющие следующее разрешение:
Оптимальное разрешение в диапазоне частот от 30 МГц до 3 ГГц составляет ~50Х, где X - длина радиоволны. Как правило, электронные карты высокого разрешения обычно имеют дискретность 2 м, в том числе учитывают:
На электронной карте высокого разрешения численность населения, определяющая потенциальное число абонентов, учитывается с точностью до каждого дома. При этом принимается во внимание материал зданий, сооружений (бетон, кирпич, металл), тип растительности (деревья, кустарники, их высота), свойства поверхности (грунт, дорога, водная гладь).
Так же задается и используется топология сети:
Для расчета покрытия при моделировании на электронной карте местности используются координаты абонентских станций, местоположение и параметры базовых станций. При расчете покрытия определяются уровни полезных радиосигналов, интерференции, запаса на замирания, отношение сигнал/шум на определенной дальности. Последний показатель важен для оценки качества обслуживания пользователей (максимальной скорости и временной задержки при передаче информации).
Зная радиопокрытие и структуру сети WiMAX, можно предварительно определить бюджет. Если бюджет не удовлетворительный, выполняется другая итерация:
Если результат удовлетворительный, переходят к следующему этапу разработки и создания сети WiMAX.
Рассмотрению третьего этапа методологии, включающего в себя разработку сценариев развертывания сети WiMAX, составление бизнес-плана, оценку производительности, будет посвящена вторая часть данной статьи, публикуемая в следующем номере журнала.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #1, 2010
Посещений: 8343
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
