Порядок проектування мережі LTE

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Інститут аеронавігації

Кафедра телекомунікаційних систем

КУРСОВА РОБОТА

(ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА)

з дисципліни "Телекомунікаційні та інформаційні мережі"

Тема: Порядок проектування мережі LTE

Виконав:

Іванченко І.В.

Керівник:

доцент Одарченко Р.С.

Київ 2013

Зміст

Вступ

1. Завдання №1

1.1 Розвиток технології LTE

1.2 Короткий огляд основних параметрів технології LTE

1.3 Мережева архітектура стандарту LTE

1.4 Радіоінтерфейс мережі LTE

1.5 Радіочастотний спектр технології LTE

1.6 Взаємодія стандарту LTE з UMTS / GSM і стандартів не-3GPP

1.7 Використання технології MIMO в мережах LTE

2. Завдання №2

2.1 Техніко-економічне обгрунтування побудови мережі LTE

2.2 Розрахунок пропускної здатності мережі. Розрахунок кількості потенційних абонентів, вибір обладнання транспортної мережі

2.2.1 Розрахунок пропускної здатності мережі. Розрахунок кількості потенційних абонентів

2.2.2 Вибір обладнання транспортної мережі

2.2.3 Вибір оптичного кабелю

2.3 Вибір обладнання мережі LTE

2.3.1 Вибір керуючого обладнання мережі LTE

2.3.2 Вибір обладнання базової станції eNode Band LTE

2.3.3 Вибір обладнання електроживлення

2.3.4 Розрахунок споживаної потужності

2.3.5 Розрахунок джерела безперебійного живлення змінного струму

2.3.6 Розрахунок автоматичних вимикачів і групи обліку

2.3.7 Розрахунок контуру заземлення

2.4 Розрахунок зон радіопокриття для мережі LTE на деякій території

2.4.1 Аналіз радіо покриття

2.4.2 Частотно-територіальний поділ і ситуаційне розташування ENB на деякій території

Висновок

Список літератури

Вступ

Бурхливий розвиток різних технологій зв'язку, як фіксованого, так і мобільного, викликане, в першу чергу, підвищеним інтересом людей до мережі Інтернет. Величезна роль мережі Інтернет в сучасному світі обміну інформації незаперечна і не потребує підтвердження. За допомогою глобальної мережі люди мають можливість працювати, вчитися, спілкуватися, обмінюватися даними, переглядати потокові відеофайли, прослуховувати аудіозаписи, а також користуватися в режимі онлайн всілякими послугами комерційних компаній і державних установ.

В Україні поширення доступу до мережі Інтернет викликає труднощі, в першу чергу, унаслідок просторості території. У містах нашої країни до глобальної мережі може підключитися будь-який бажаючий, виходячи зі своїх потреб, вибравши задовольняє його тариф. При чому у міського жителя є вибір між провідним і бездротовим доступом. Але в сільській місцевості справа йде набагато гірше. Оператори зв'язку не прагнуть телефонізувати села і забезпечувати послуги доступу в Інтернет, а той зв'язок, що надається, часто викликає нарікання.

Для вирішення цієї проблеми можна піти різними шляхами. Можна використовувати для доступу в мережу Інтернет супутниковий зв'язок, організувати доступ за допомогою дротових ліній зв'язку або за допомогою мобільного зв'язку. Супутниковий доступ не задовольняє швидкістю і дуже дорогий. Доступ за допомогою дротових ліній можливий тільки за наявності на селі цифрових АТС. Доступ за допомогою мобільного зв'язку став можливий з приходом стандартів EDGE / GSM і UMTS / HSPA, але швидкість першого занадто мала для комфортної роботи в мережі Інтернет, а дія другого часто не поширюється на сільську місцевість з двох причин: по-перше, мобільні оператори, в першу чергу, намагаються охопити міську місцевість і, по-друге, дальність дії сигналу в діапазоні 1920-2100 МГц невисока, тому, щоб охопити великі території доведеться будувати величезну кількість базових станцій, що економічно не вигідно.

Одним з перспективних варіантів забезпечення сільської місцевості високошвидкісним доступом в мережу Інтернет - це побудова мереж стільникового рухомого радіозв'язку четвертого покоління (4G). Найбільш підходящим стандартом 4G для вирішення цього завдання є технологія бездротового доступу LTE.

LTE (від англ. Long Term Evolution - еволюція в довгостроковій перспективі) - технологія побудови мереж бездротового зв'язку, створена в рамках проекту співпраці у створенні мереж третього покоління 3GPP (3G Partnership Project). Основними цілями розробки технології LTE є: зниження вартості передачі даних, збільшення швидкості передачі даних, можливість надання більшого спектру послуг за нижчою ціною, підвищення гнучкості мережі і використання вже існуючих систем мобільного зв'язку. Головна відмінність стандарту LTE від інших технологій мобільного зв'язку полягає в повному побудові мережі на базі IP-технологій. Радіоінтерфейс LTE забезпечує покращені технічні характеристики, включаючи максимальну швидкість передачі даних понад 300 Мбіт / с, час затримки пересилання пакетів менше 5 мс, а також значно вищу спектральну ефективність в порівнянні з існуючими стандартами бездротового мобільного доступу третього покоління (3G).

абонент кабель радіо транспортний

1. Завдання №1

1.1 Розвиток технології LTE

Розробка технології LTE як стандарту офіційно почалася наприкінці 2004 року. Перед дослідниками постало питання про вибір технології фізичного рівня, яка б забезпечила високу швидкість передачі даних. Були запропоновані два варіанти: W-CDMA, вже використовується в мережах HSPA, і OFDM - нова технологія радіоінтерфейсу. Після проведених досліджень було вирішено використовувати технологію OFDM (Orthogonal frequency-division multiplexing) - мультиплексування з ортогональним частотним поділом каналів.

У травні 2006 року в рамках проекту 3GPP була створена перша специфікація на радіоінтерфейс E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access). Ця специфікація увійшла в основу 3GPP Release 7. У грудні 2008 року була затверджена версія стандартів 3GPP Release 8, яка фіксувала архітектурні та функціональні вимоги до систем LTE. У середині 2009 року з'явилися перші дослідні системи на основі LTE. В кінці 2009 року шведська телекомунікаційна компанія Telia Sonera, спільно з Ericsson оголосила про запуск першої в світі комерційної мережі в Стокгольмі і Осло.

На сьогоднішній день мережі стандарту LTE розгорнуті в більш ніж 80 країнах світу і їх число швидко збільшується.

У Росії побудова мереж стандарту LTE загальмоване труднощами в розподілі частотного ресурсу компаніям-операторам мобільного зв'язку. 20 грудня 2011 компанія «Скартел» запустила першу в Росії мережу LTE в місті Новосибірську. Компанія «МТС» планує запустити мережу LTE в місті Москві в червні 2012 р., використовуючи мережу пасивних ВОЛЗ.

1.2 Короткий огляд основних параметрів технології LTE

Стандарт LTE являє собою володіє великою гнучкістю ефірний інтерфейс. Тип мережі носить назву E-UTRAN - Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network (розвивається універсальна наземна мережа радіодоступу). Нижче наведені основні параметри технології LTE.

Технологія множинного доступу:

прямий канал (Downlink - DL) - OFDMA;

зворотний канал (Uplink - UL) - SC-FDMA;

Робочий діапазон частот: 450 МГц; 700 МГц; 800 МГц;

1800 МГц; 2,1 ГГц; 2,4 - 2,5 ГГц; 2,6 - 2,7 ГГц.

Бітова швидкість:

прямий канал (DL) MIMO 2TX Ч 2RX: 100 - 300 Мбіт / с;

зворотний канал (UL): 50 - 172,8 Мбіт / с.

Ширина смуги радіоканалу: 1,4 - 20 МГц.

Радіус осередки: 5 - 30 км.

Ємність осередки (кількість обслуговуваних абонентів):

більше 200 користувачів при смузі 5 МГц;

більше 400 користувачів при смузі більше 5 МГц.

Мобільність: швидкість переміщення до 250 км / ч.

Параметри MIMO:

прямий канал (DL): 2TX Ч 2RX, 4TX Ч 4RX;

зворотний канал (UL): 2TX Ч 2RX.

Заначеніямі затримки (latency): 5мс.

Спектральна ефективність: 5 біт / сек / Гц.

Підтримувані типи модуляції:

прямий канал (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM.

зворотний канал (UL): QPSK, 16 QAM.

Дуплексне поділ каналів: FDD, TDD.

1.3 Мережева архітектура стандарту LTE

Архітектура мережі LTE розроблена таким чином, щоб забезпечити підтримку пакетного трафіку з «безшовної» мобільністю, мінімальними затримками доставки пакетів і високими показниками якості обслуговування. Основною метою розробників стандарту LTE було максимально можливе спрощення структури мережі і виключення дублюючих функцій мережевих протоколів, характерних для системи 3G UMTS.

Малюнок 1.1 - Узагальнена структура мережі LTE

В архітектурі стандарту LTE вся мережеве взаємодія відбувається між двома вузлами: базової станцією (eNB) і блоком управління мобільністю (MME), який включає в себе мережевий шлюз GW (Gateway).

На фізичному рівні мережа LTE складається з двох компонентів: мережі радіодоступу E-UTRAN і базової мережі SAE (System Architecture Evolution).

Мережа E-UTRAN складається з базових станцій eNB. Базові станції є елементами повно-мережі і з'єднані між собою за принципом «кожен з кожним». Кожна eNB має інтерфейс S1 з базовою мережею SAE, побудованої за принципом комутації пакетів. На eNB в мережах LTE покладені такі функції: управління радіоресурсами, шифрування потоку даних користувача, маршрутизація в користувальницької площині пакетів даних.

Малюнок 1.2

Базова мережа SAE, звана ще EPC (Evolved Packet Core), містить вузли MME / UPE, що складаються з логічних елементів ММЕ і UPE. Логічний елемент MME (Mobility Management Entity) відповідає за вирішення завдань управління мобільністю абонентського терміналу і взаємодіє з базовими станціями за допомогою протоколів площини управління C-plane. Крім цього, MME розподіляє повідомлення виклику (paging) до eNB, управляє протоколами площині управління, призначає ідентифікатори абонентських терміналів, забезпечує безпеку мережі, перевіряє справжність повідомлень абонентів і управляє роумінгом.

Логічний елемент UPE (User Plane Entity) відповідає за передачу даних користувачів згідно з протоколами площині користувача U-plane. Елемент UPE виконує наступні функції: стиснення заголовків IP-протоколів, шифрування потоків даних, терминацию пакетів даних.

Архітектура базової мережі SAE являє собою пакетний PS-домен системи LTE, який надає як голосові, так і всю сукупність IP-послуг на основі технологій пакетної комутації даних. В основу базової мережі SAE покладена концепція «все через IP» і та обставина, що доступ до неї може здійснюватися як через мережі радіодоступу другого і третього поколінь (UTRAN / GERAN), так і через мережі не-3GPP (WiMAX, Wi-Fi), а так само через мережі, що використовують провідні IP-технології (ADSL +, FTTH).

1.4 Радіоінтерфейс мережі LTE

Радіоінтерфейс мережі LTE E-UTRAN підтримує обидва методи дуплексного рознесення каналів: частотний FDD і тимчасової TDD. Функціонування мереж LTE може здійснюватися в частотних діапазонах з різною шириною. Сигнали низхідного і висхідного напрямків можуть займати смуги від 1,4 до 20 МГц в залежності від кількості активних ресурсних блоків. Передача інформації у висхідному і низхідному напрямках організована в кадрах, тривалість яких дорівнює 10 мс. Кадри поділяються на більш дрібні тимчасові структури - слоти.

У режимі з частотним рознесенням FDD кадр ділиться на 20 слотів, що нумеруються від нульового до 19-го, кожен з яких має тривалість 0,5 мс. У режимі FDD часовий ресурс в межах кадру розділений навпіл для передачі в протилежних напрямках. Фізичні канали в режимі FDD в протилежних напрямках мають обов'язковий дуплексний рознос. Режим тимчасового рознесення каналів TDD має асинхронну природу. Передача даних в режимі TDD відбувається одночасно в обох напрямках в одному діапазоні частот.

Особливістю радіоінтерфейсу в лінії «вниз» мережі E-UTRAN є використання технології множинного доступу OFDMA - мультиплексування з ортогональним частотним поділом. Одна з основних цілей використання технології OFDMA є боротьба з перешкодами, викликаними багатопроменевим поширенням сигналу, так як OFDM-сигнал розглядається як безліч повільно модульованих вузькосмугових сигналів, а не як один швидко модульований широкосмуговий сигнал. Технологія OFDM заснована на формуванні многочастотного сигналу, що складається з безлічі піднесуть частот. При формуванні OFDM-сигналу потік послідовних інформаційних символів тривалістю Ті / N розбивається на блоки, що містять N символів; Ті - тривалість одного символу. Блок послідовних інформаційних символів перетворюється на блок паралельних символів, в якому кожен інформаційний символ відповідає певній частоті многочастотного сигналу.

Рисунок 1.3 - Структурная схема формирования OFDM-сигнала

У лінії «вниз» мережі E-UTRAN застосовують такі види модуляції: QPSK, 16 QAM, 64 QAM. При формуванні OFDM / QAM-сигналу використовується дискретне зворотне швидке перетворення Фур'є. Формування OFDM-сигналу в передавачі базової станції мережі LTE E-UTRAN показано на малюнку 1.3.

Для боротьби з міжсимвольною інтерференцією використовуються циклічні префікси ЦП (СР). Застосовують короткі і довгі префікси, тривалість яких 4,7 мкс і 16,7 мкс відповідно.

Для лінії «вниз» мережі E-UTRAN визначено три фізичні і чотири транспортних каналів:

PDCCH (Physical Downlink Control Channel) - фізичний канал управління «вниз»;

PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) - загальний транспортний фізичний канал лінії «вниз», призначений для передачі даних і мультимедіа з високою швидкістю;

ССРСН (Common Control Physical Channels) - загальний фізичний канал управління, передає службову інформацію;

ВСН (Broadcast Cannel) - транспортний мовний канал;

РСН (Paging Cannel) - транспортний канал виклику (пейджингу);

DL-SCH (Downlink Shared Channel) - загальний транспортний канал лінії «вниз»;

MCH (Multicast Channel) - транспортний канал мовлення в групі.

У лінії «вгору» радіоінтерфейсу мережі LTE E-UTRAN використовується технологія SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) - множинний доступ з мультиплексированием з частотним рознесенням передачі на одній несучої. Схема передачі даних за допомогою технології SC-FDMA показана на малюнку 1.4.

Рисунок 1.4 - Передача данных с помощью технологии SC-FDMA

Для виключення взаємного впливу користувачів в лінії «вгору» мережі E-UTRAN вводяться циклічні префікси, а також використовуються ефективні еквалайзери в прийомних пристроях. Розподіл частотного ресурсу між абонентами здійснюється ресурсними блоками, кожному з яких відповідає смуга частот 180 кГц, що при розносі між сусідніми піднесучими частотами в 15 кГц відповідає 12 піднесучих. Максимальна кількість доступних ресурсних блоків залежить від виділення системі діапазону частот, значення якого може доходити до 20 МГц.

У лінії «вгору» мережі LTE E-UTRAN використовуються три фізичних і два транспортних каналів:

PRACH (Physical Random Access Channel) - фізичний канал довільного доступу;

PUCCH (Physical Uplink Control Channel) - фізичний канал управління «вгору»;

PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) - фізичний розподільний транспортний канал лінії «вгору»;

RACH (Random Access Channel) - транспортний канал випадкового доступу;

UL-SCH (Uplink Shared Channel) - суміщений канал лінії «вгору».

1.5 Радіочастотний спектр технології LTE

Робочими групами Партнерського проекту 3GPP і ETSI в технічних специфікаціях для LTE визначені 17 смуг радіочастот для режиму частотного дуплексу FDD і 8 смуг для режиму тимчасового дуплексу TDD, які показані в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1-Діапазони частот для мережі радіодоступу E-UTRAN

Номера робочих діапазонів	Діапазон частот, МГц	Вид дуплекса
	Лінія «вгору» (UL)	Лінія «вниз» (DL)
1	1920 - 1980	2110 - 2170	FDD
2	1850 - 1910	1930 - 1990	FDD
3	1710 - 1785	1805 - 1880	FDD
4	1710 - 1755	2110 - 2155	FDD
5	824 - 849	869 - 894	FDD
6	830 - 840	875 - 885	FDD
7	2500 - 2570	2620 - 2690	FDD
8	880 - 915	925 - 960	FDD
9	1749,9 - 1784,9	1844,9 - 1879,9	FDD
10	1710 - 1770	2110 - 2170	FDD
11	1427,9 - 1452,9	1475 - 1500,9	FDD
12	698 - 716	728 - 746	FDD
13	777 - 787	746 - 756	FDD
14	788 - 798	758 - 768	FDD
17	704 - 716	734 - 746	FDD
18	815 - 830	860 - 875	FDD
19	830 - 845	875 - 890	FDD
33	1900 - 1920	TDD
34	2010 - 2025	TDD
35	1850 - 1910	TDD
36	1930 - 1990	TDD
37	1910 - 1930	TDD
38	2570 - 2620	TDD
39	1880 - 1920	TDD
40	2300 - 2400	TDD

З таблиці видно, що діапазони, призначені для розвитку мереж LTE, вже освоєні або освоюються в Україні для роботи мереж мобільного зв'язку та безпроводового доступу різних технологій. Тому, створення в Україні LTE-мереж супроводжується труднощами з вибором і отриманням дозволу на використання частотного діапазону.

1.6 Взаємодія стандарту LTE з UMTS / GSM і стандартів не-3GPP

Підтримка мобільності абонентського терміналу при його переміщенні із зони обслуговування однієї мережі в зону обслуговування іншої - є важливим завданням, що виникає при взаємодії мережі LTE з мережами мобільного зв'язку стандартів 3GPP (UMTS / GSM / HSPA +). Взаємодія мережі LTE з мережами 3GPP полягає в забезпеченні дискретної мобільності (роумінгу) і забезпечення безперервної мобільного зв'язку (хендовера).

Основними інтерфейсами взаємодії мережі LTE з мережами 3GPP є інтерфейси S3, S4 і S12. Дані інтерфейси забезпечують взаємодію логічного елемента управління мобільністю MME і шлюзу S-GW мережі LTE з сервісним вузлом SGSN мереж 3G за допомогою тунельного протоколу GTP (GPRS Tunnelling Protoсol). Протокол GTP призначений для передачі даних площині управління (протокол GTP-C) і для передачі даних площині користувача (протокол GTP-U). В умовах роумінгу шлюз S-GW візитною мережі взаємодіє з шлюзом P-GW (шлюз взаємодії з пакетними мережами) домашньої мережі.

Взаємодія мережі LTE з іншими 3GPP для надання традиційних послуг телефонії здійснюється за допомогою як традиційної технології комутації каналів (TDM), так і технології комутації пакетів на базі сервісної підсистеми IMS.

Хендовер між мережею LTE і іншою мережею 3GPP при здійсненні голосового виклику відбувається за допомогою взаємодії логічного елемента MME з сервером MSC по інтерфейсу Sv у разі викликів з мережі LTE в традиційний домен комутації каналів (CS-домен); і за допомогою взаємодії логічного елемента MME з вузлом SGSN по інтерфейсу S3 у випадку голосового виклику з мережі LTE в домен комутації пакетів (PS-домен).

Взаємодія мережі LTE з тенетами не-3GPP поділяється на взаємодію з мережами з гарантованою безпекою - «надійними» і взаємодія з мережами з негарантованої безпекою - «ненадійними». У якості «надійних» мереж можуть виступати приєднані мережі інших стандартів (cdma2000, WiMAX), в якості «ненадійних» - публічні IP-мережі Інтернету. Взаємодія мережі LTE з «надійними» мережами стандартів не-3GPP здійснюється за допомогою шлюзу P-GW, взаємодія з «ненадійними» мережами - за допомогою шлюзу ePDG.

1.7 Використання технології MIMO в мережах LTE

Технологія MIMO в мережах LTE грає одну з важливих ролей у забезпеченні високих швидкостей передачі даних.

MIMO (Multiple Input Multiple Output - множинний вхід - множинний вихід) - технологія, яка представляє собою беспровідний доступ, що передбачає використання декількох передавачів і приймачів для одночасної передачі більшої кількості даних. Технологія MIMO використовує ефект передачі радіохвиль, багатопроменевим поширенням, коли передані сигнали відбиваються від безлічі об'єктів і перешкод і приймаюча антена сприймає сигнали під різними кутами і в різний час. Із застосуванням технології MIMO стає можливим збільшити завадостійкість каналів зв'язку, зменшити відносне число бітів, прийнятих з помилкою. Робота систем MIMO може бути організована за двома принципами: за принципом просторового ущільнення і за принципом просторово-часового кодування.

У першому випадку різні передавальні антени передають різні частини блоку інформаційних символів або різні інформаційні блоки. Передача даних ведеться паралельно з двох або з чотирьох антен. На приймальній стороні проводиться прийом і розподіл сигналів різних антен. У другому випадку, з усіх передавальних антен здійснюється передача одного і того ж потоку даних з використанням схем попереднього кодування.

Антенні конфігурації технології MIMO можуть брати симетричні (2 Ч 2, 4 Ч 4) і несиметричні (1 Ч 2, 2 Ч 4) значення. На малюнку 1.5 показана структурна схема MIMO-системи з двома передавальними і двома приймаючими антенами, реалізована за принципом просторово-часового кодування.

Рисунок 1.5 Структурная схема MIMO-системы 2Ч2

Спектр послуг, що надаються мережами LTE

Послуги, що надаються мережами LTE, мають більш широкий спектр порівняно з мережами 2G/3G. У першу чергу це пов'язано з високою пропускною здатністю мережі і підвищеною швидкістю передачі даних, а так само з переходом на концепцію «все через IP». Основними послугами, що надаються мережею LTE є наступні:

- пакетна передача мови;

- передача Інтернет-файлів;

- доставка електронної пошти;

- передача мультимедійних повідомлень;

- мультимедійне мовлення, що включає в себе потокові послуги, послуги із завантаження файлів, телевізійні послуги;

- потокове відео;

- VoIP і високоякісні відеоконференції;

- онлайн-ігри через мобільні і фіксовані термінали різних типів;

- мобільні платежі з високою передачею реквізитів та ідентифікаційної інформації.

2. Завдання №2

2.1 Техніко-економічне обгрунтування побудови мережі LTE

При плануванні мережі LTE, в першу чергу, необхідно визначити яким чином будуть реалізовані рішення побудови транспортної мережі та мережі радіодоступу E-UTRAN. Прикладом побудови мережі LTE може служити схема, показана на малюнку 2.1.

Рисунок 2.1 - Архитектура распределительной сети LTE

Для порівняння виберемо три основні варіанти організації зв'язку:

1. Побудова мережі LTE «з чистого аркуша». У цьому випадку компанія-оператор зв'язку здійснює будівництво повністю всіх об'єктів зв'язку, які будуть включені в мережу LTE.

2. Побудова мережі LTE способом оренди всіх компонентів зв'язку у сторонніх операторів, за винятком обладнання базових станцій.

Орендованими об'єктами будуть: вишки для базових станцій і всі компоненти транспортної мережі.

3. Побудова мережі LTE універсальним способом. Цей варіант включає в себе обидва способи побудови мережі, наведені вище.

Припустимо, що оператором зв'язку, що здійснює проектування мережі LTE є компанія, яка вже займається наданням послуг фіксованого зв'язку і має розвинену транспортну мережу в районі планування. Такою компанією-оператором в Росії може виступати ВАТ «Ростелеком». У цьому випадку ідеально підходить універсальний спосіб побудови мережі LTE.

З урахуванням зібраних даних про наявність існуючих ліній транспортної мережі компанії ВАТ «Ростелеком» основні витрати на побудову мережі для різних варіантів організації зв'язку представлені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Основні витрати на побудову мережі LTE для різних варіантів організації зв'язку

Вариант организации связи	1	2	3
Затраты на строительство ВОЛС
а) протяженность линии	~75 км	~75 км	~50 км
б) стоимость ОКБ	45000 руб./км 45000Ч75 = 3,375 млн. руб.	Стоимость аренды: 28000 руб./мес./10 км	45000 руб./км 45000Ч50 = 2,25 млн. руб.
в) стоимость СМР	300000 руб./км 300000Ч75 = 22,5 млн. руб.	-	300000 руб./км 300000Ч50 = 15 млн. руб.
Итого	25,875 млн. руб.	2,688 млн.руб./год	15 млн. руб.
Затраты на строительство сети радиодоступа E-UTRA
а) примерное количество eNB в сети	7	7	7
б) стоимость eNB	~0,45 млн. руб. 1,35Ч7 = 9,45 млн. руб.	~0,45 млн. руб. 1,35Ч7 = 9,45 млн. руб.	~0,45 млн. руб. 1,35Ч7 = 9,45 млн. руб.
в) стоимость вышки для базовой станции	~1,8 млн. руб. 1,8Ч7 = 12,6 млн. руб.	Аренда 1 места подвеса: 0,3 млн. руб./год 0,3Ч7 = 2,1 млн. руб.	Аренда 1 места подвеса: 0,3 млн. руб./год 0,3Ч7 = 2,1 млн. руб.
Итого	23,45 млн. руб.	2,1 млн.руб./год + 9,45 млн. руб.	2,1 млн.руб./год + 9,45 млн. руб.
Общая стоимость	49,5 млн. руб.	Аренда: 4,8 млн. руб./год +стоимость eNB 9,45 млн. руб.	Аренда: 2,1 млн. руб./год + 24,45 млн. руб.

З таблиці 2.1 видно, що третій варіант має перевагу над іншими в плані економії.

2.2 Розрахунок пропускної здатності мережі, Розрахунок кількості потенційних абонентів, вибір обладнання транспортної мережі

У процесі планування радіомереж LTE є ряд відмінностей від процесу планування інших технологій бездротового радіодоступу. Головна відмінність - це використання нового типу многостанционного доступу на базі технології OFDM, у зв'язку з чим з'являються нові поняття і змінюються алгоритми проектування. Процес планування радіомережі складається з двох етапів:

- формування максимальної площі покриття;

- забезпечення необхідної ємності.

Планування радіомережі LTE буде проводитися в сільській місцевості, а це означає, що щільність абонентів буде невисока і базові станції повинні встановлюватися на максимальному віддаленні один від одного з метою закрити кожною eNB якомога більшу територію. У зв'язку з цим потрібно підібрати відповідний частотний діапазон. У даному випадку потрібно керуватися правилом, що чим нижче частота, тим далі поширення радіосигналу. Частотний діапазон 791 - 862 МГц цілком підійде для виконання цього завдання. Тип дуплексу виберемо частотний - FDD.

2.2.1 Розрахунок пропускної здатності мережі. Розрахунок кількості потенційних абонентів

Пропускну здатність, або ємність, мережі оцінюють, базуючись на середніх значеннях спектральної ефективності соти в певних умовах.

Спектральна ефективність систем мобільного зв'язку представляє собою показник, що обчислюється як відношення швидкості передачі даних на 1 Гц використовуваної смуги частот (біт / с / Гц). Спектральна ефективність є показником ефективності використання частотного ресурсу, а також характеризує швидкість передачі інформації в заданій смузі частот.

Спектральна ефективність може розраховуватися як відношення швидкості передачі даних всіх абонентів мережі в певній географічній області (соті, зоні) на 1 Гц смуги частот (біт / с / Гц / стільник), а також як відношення максимальної пропускної здатності мережі до ширини смуги одного частотного каналу.

Середня спектральна ефективність для мережі LTE, ширина смуги частот якої дорівнює 20 МГц, для частотного типу дуплексу FDD на підставі 3GPP Release 9 для різних конфігурацій MIMO, представлена ??в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Середня спектральна ефективність для мережі LTE

Лінія	Схема MIMO	Середня спектральна ефективність (бит/с/Гц)
UL	1Ч2 1Ч4	1,254 1,829
DL	2Ч2 4Ч2 4Ч4	2,93 3,43 4,48

Для системи FDD середня пропускна здатність 1 сектора eNB може бути отримана шляхом прямого множення ширини каналу на спектральну ефективність каналу:

(3.1)

де S - середня спектральна ефективність (біт / с / Гц);

W - ширина каналу (МГц); W = 10 МГц.

Для лінії DL:

RDL = 3,43 * 10 = 34,3 Мбіт / с.

Для лінії UL:

RUL = 1,829 * 10 = 18,29 Мбіт / с.

Середня пропускна здатність базової станції R eNB обчислюється шляхом множення пропускної здатності одного сектора на кількість секторів базової станції; число секторів eNB приймаємо рівне 3, тоді:

(3.2)

Для лінії DL:

ReNB.DL = 34,3 * 3 = 102,9 Мбіт / с.

Для лінії UL:

ReNB.UL = 18,29 * 3 = 54,87 Мбіт / с.

Наступним етапом буде визначення кількості сот у планованої мережі LTE.

Для розрахунку числа сот в мережі необхідно визначити загальне число каналів, що виділяються для розгортання проектованої мережі LTE. Загальне число каналів Nк розраховується за формулою:

, (3.3)

де ДfУ - смуга частот, виділена для роботи мережі і рівна 71 МГц;

Дfк - смуга частот одного радіоканалу; під радіоканалом в мережах LTE визначається таке поняття як ресурсний блок РБ, який має ширину 180 кГц, Дfк = 180 кГц.

Далі визначимо число каналів Nк.сек, яке необхідно використовувати для обслуговування абонентів в одному секторі однієї стільники:

 (3.4)

де Nк - загальне число каналів;

Nкл - розмірність кластера, обиране з урахуванням кількості секторів eNB, приймемо рівним 3;

Mсек - кількість секторів eNB, прийняте 3.

Далі визначимо число каналів трафіку в одному секторі однієї стільники Nкт.сек. Число каналів трафіку розраховується за формулою:

(3.5)

де Nкт1 - число каналів трафіку в одному радіоканалі, яке визначається стандартом радіодоступу (для OFDMA Nкт1 = 1... 3); для мережі LTE виберемо Nкт1 = 1.

У відповідності з моделлю Ерланга, представленої у вигляді графіка на малюнку 2.2, визначимо допустиме навантаження в секторі однієї стільники Асек при допустимому значенні ймовірності блокування рівною 1% і розрахованим вище значенні Nкт.сек. Визначимо, що Асек = 50 Ерл.

Рисунок 2.2 - Зависимость допустимой нагрузки в секторе от числа каналов трафика и вероятности блокировки

Число абонентів, яке буде обслуговуватися однією eNB, визначається за формулою:

(3.6)

де A1 - середня за всіма видами трафіку абонентська навантаження від одного абонента; значення A1 може становити (0,04... 0,2) Ерл. Так як проектована мережа планується використовуватися для високошвидкісного обміну інформацією, то значення A1 приймемо рівним 0,2 Ерл. Таким чином:

Число базових станцій eNB в проектованої мережі LTE знайдемо за формулою:

(3.7)

де NАБ - кількість потенційних абонентів. Кількість потенційних абонентів визначимо як 20% від загальної кількості жителів. Загальне число жителів району становить 24500 осіб. Таким чином, кількість потенційних абонентів складе 4900 осіб, тоді:

Середню плановану пропускну здатність RN проектованої мережі визначимо шляхом множення кількості eNB на середню пропускну здатність eNB. Формула прийме вигляд:

, (3.8)

RN = (102,9 + 54,87) * 7 ? 1104,39 (Мбіт / с).

Далі дамо перевірочну оцінку місткості проектованої мережі і порівняємо з розрахованої. Визначимо усереднений трафік одного абонента в ЧНН:

, (3.9)

де Тт - середній трафік одного абонента на місяць, Тт = 30 Гбайт / міс;

q - коефіцієнт для сільської місцевості, q = 2;

NЧНН - число ЧНН на день, NЧНН = 7;

N д - число днів у місяці, N д = 30.

(Мбіт / с)

Визначимо загальний трафік проектованої мережі в ЧНН Rобщ. / ЧНН за формулою:

Rобщ. / ЧНН = Rт.ЧНН * Nакт.аб, (3.10)

де Nакт.аб - число активних абонентів у мережі; визначимо число активних абонентів у мережі як 80% від загального числа потенційних абонентів NАБ, тобто Nакт.аб = 3920 абонентів.

Rобщ. / ЧНН = 0,28 * 3920 = 1097,6 (Мбіт / с).

Таким чином, RN> Rобщ. / ЧНН. Ця умова показує, що проектована мережа не буде піддаватися перевантажень в ЧНН.

2.2.2 Вибір обладнання транспортної мережі

Основними відмінностями технології LTE від попередніх технологій мобільного зв'язку 2G і 3G є:

- організація зв'язку, як голосовий, так і передачі даних по IP-протоколу;

- високі швидкості передачі даних;

- спрощена архітектура мережі.

Обладнання транспортної мережі слід вибирати, в першу чергу керуючись особливостями технології LTE, а так само, щоб дане обладнання відповідало вимогам надійності, відрізнялося ефективністю, гнучкістю, компактністю, володіло широким набором функцій і задовольняло поняттю «ціна - якість». Головною умовою при виборі обладнання транспортної мережі є надійна передача даних користувачів згідно розрахованої пропускної здатності мережі LTE.

Транспортна мережа проектованої мережі LTE буде реалізована за допомогою оптоволоконних ліній передач за технологією Ethernet. У технології Ethernet (стандарт IEEE 802.3) визначено такі швидкості: Ethernet на швидкості 10 Мбіт / с, Fast Ethernet на швидкості 100 Мбіт / с, Gigabit Ethernet на швидкості 1 Гбіт / с і 10 Gigabit Ethernet на швидкості 10 Гбіт / с. Швидкості в 1 і 10 Гбіт / с підходять для транспортної мережі. Істотною перевагою систем Ethernet є широка масштабованість і максимальна наближеність до стека протоколів IP.

У світі проектування мобільних мереж існують різні рішення вибору обладнання як мережі радіодоступу, так і транспортної мережі. Компанії - виробники обладнання для мереж мобільного зв'язку надають операторам пакети готових рішень, що складаються з підібраного за різними показниками стека апаратури. У пакети готових рішень для реалізації транспортної мережі мобільного оператора можуть входити робочі станції, комутатори, маршрутизатори, мультисервісні станції, а також спеціалізоване обладнання для управління мережею.

На сьогоднішній день серед всіх рішень різних компаній-виробників комутаційного обладнання для реалізації транспортної мережі LTE виділяються вирішення двох компаній: «Cisco Systems» і «Alcatel - Lucent». Зробимо короткий аналіз рішень цих компаній і зведемо дані в таблицю 2.3.

Таблиця 2.3 - Дані аналізу рішень для реалізації транспортної мережі LTE компаній «Cisco System» і «Alcatel - Lucent»

Коммутационное оборудование транспортной сети LTE	Компании - производители
	«Cisco Systems»	«Alcatel - Lucent»
Коммутационное оборудование сети радиодоступа E-UTRAN	Коммутатор «МЕ 3600 СХ24С»: универсальный, с возможностью подключения до трех eNB; 24 1 GEthernet порта; высокая цена; протоколы передачи - OSPF, RIPv2, EIGRP, BGP; время наработки на отказ 7 лет; протокол управления - SNMP; IP маршрутизация	Сервисный маршрутизатор «7750 SR»: подходит для крупномасштабных сетей в мегаполисах; IP маршрутизация; 10 портов 10 GEthernet; высокая цена; для подключения ОВ используются дополнительные модули SPF; протоколы передачи - OSPF, BGP
Коммутационное оборудование сети интеллектуальной агрегации	Оптический сервисный маршрутизатор «7603 OSR»: производительность 240 Гбит/с; 48 портов GBASE-LX; 4 порта 10GBASE-ER; высокая цена; масштабируемость; протоколы передачи - OSPF, RIPv2, EIGRP, BGP; время наработки на отказ 7 лет; протокол управления - SNMP; IP маршрутизация	Маршрутизатор сервисной агрегации «7705 SAR»: 6 портов 10/100 Ethernet BASE-T; 2 порта GE BASE-TX с модулями SPF; низкая цена, низкая производительность; IP маршрутизация; протоколы передачи - OSPF, BGP
Оборудование для реализации EPC LTE, управления услугами	Мультисервисная оптическая платформа «ASR 5000»: производительность 320 Гбит/с; интерфейсы - GE, 10GE; высокая цена; масштабируемость; протоколы передачи - OSPF, RIPv2, EIGRP, BGP; время наработки на отказ 7 лет; протокол управления - SNMP; IP маршрутизация	Система управления сетью «5620 SAM»: включает в себя несколько коммутаторов и маршрутизаторов; поддержка Ethernet, ATM; IP маршрутизация; протоколы передачи - OSPF, BGP

З таблиці 2.3 видно, що рішення компанії «Cisco Systems» для реалізації транспортної мережі LTE є кращим за багатьма параметрами, і, хоча ціна на обладнання даного виробника більше, проте висока якість виконання та високий рівень технічної підтримки дозволяють зробити вибір саме на користь даної продукції.

Компанія «Cisco Systems» на сьогоднішній день є безумовним лідером виробництва комутаційного обладнання в світі. Продукцію даної компанії використовують в своїх мережах понад 250 операторів мобільного зв'язку більш ніж у 75 країнах світу. У Росії свою перевагу комутаційного обладнання компанії «Cisco Systems» віддали такі оператори мобільного зв'язку, як ВАТ «ВимпелКом», ВАТ «Мобільні Теле Системи» і ВАТ «Мегафон». Продукція випускається компанією «Cisco Systems» володіє такими якостями як надійність, продуктивність, багатофункціональність, масштабованість і безпеку. У даній курсовій роботі при виборі транспортного обладнання мережі LTE перевагу віддамо обладнанню компанії «Cisco Systems».

Обладнання транспортної мережі для передачі даних за технологією LTE поділяється на:

- Транспортне обладнання мережі радіодоступу.

- Транспортне обладнання інтелектуальної агрегації.

У компанії «Cisco Systems» є готові рішення побудови транспортної мережі для мобільних операторів. Скористаємося одним з них.

В якості транспортного обладнання мережі радіодоступу виберемо комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX». Дана модель реалізована з урахуванням величезного досвіду роботи компанії «Cisco Systems» з операторами мобільного зв'язку; дана модель володіє апаратним прискоренням, неблокіруемой продуктивністю, низькими затримками і джиттером.

Чіпсет комутатори «Cisco ME 3600 X 24CX» розроблений спеціально для мереж Carrier Ethernet.



Рисунок 2.3 - Внешний вид коммутатора "Cisco ME 3600 Х 24СХ"

Коротка технічна характеристика комутатори «Cisco ME 3600 X 24CX»:

кількість оптоволоконних портів: 6;

організація IP-маршрутизації;

підтримувані швидкості: 10/100/1000 Мбіт / с;

розміри (ш Ч г Ч в): 444 Ч 516 Ч 43;

вага: 6570 грам;

протокол управління: SNMP;

протоколи передачі даних: OSPF, IS-IS, EIGRP, RIPv2;

оперативна пам'ять: 1024 МБ;

тип оперативної пам'яті: DRAM;

споживана потужність: 228 Вт;

частота вхідного сигналу: 50/60 Гц;

вхідна напруга: перем. 100-240 В, пост. 48 В;

пропускна здатність: 65 Mpps;

максимальна швидкість передачі даних: 44 Гбіт / с;

fiber ethernet cabling technology: 1000 Base-LX, 100 Base-BX, 100 Base-FX, 100 Base-LX;

fiber optic connector: LC, LX-5;

дистанція передачі по оптико-волоконний кабель: 80 км;

довжина хвилі: 1310/1550 нм.

Комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX» не виключає можливості підключення до нього декількох базових станцій eNB.Коммутатор «Cisco ME

Рисунок 2.4 - Внешний вид маршрутизатора "Cisco 7603 OSR"

В якості транспортного устаткування інтелектуальної агрегації виберемо оптичний сервісний маршрутизатор «Cisco 7603 OSR» (Optical Service Router). Оптичний маршрутизатор «Cisco 7603 OSR» призначений для побудови територіально розподілених (WAN) та міських (MAN) мереж. Основним завданням даного маршрутизатора є забезпечення роботи критичних IP додатків на швидкості оптичних каналів зв'язку.

Основні можливості і технічні характеристики маршрутизатора «Cisco 7603 OSR»:

- підтримка повного спектру функцій ПЗ Cisco IOS;

- шасі, сумісне зі стандартом NEBS;

- висока доступність платформи завдяки резервуванню блоків живлення, керуючих модулів і програмних можливостей ПЗ Cisco IOS - Global ResilienceIP;

- апаратне прискорення мережевих послуг завдяки технології Cisco PXF;

- підтримка технології MPLS / IP;

- має 24 порти 10 Base-FL, 24 порти 10Base-FX, 48 портів 1000 Base-LX, 4 порти 10 GBase-ER;

- максимальна продуктивність: 240 Гбіт / с, 30 млн. пакетів / с;

- пропускна здатність шини: 32 Гб / с;

- розміри (в Ч ш Ч д): 17,78 Ч 44,12 Ч 55,25;

- вага: 12,25 кг;

- харчування: АС 110 - 240 В, DC 48 - 60 В;

- середній час напрацювання на відмову: 7 років;

- умови експлуатації: температурний режим 0 - 40 ° С, вологість 10 - 85%.

Мал 2.5

Згідно зробленому вибору транспортного обладнання на наступному етапі дипломного проектування складемо схему організації зв'язку транспортної мережі. Схема організації зв'язку транспортної мережі показана на малюнку 2.5

2.2.3 Вибір оптичного кабелю

Визначення сумарного загасання на ділянці Оптичні кабелі представляють собою середовище передачі, близьку до ідеальної. За обсягами і швидкості передачі інформації, надійності і дальності її доставки оптичні кабелі значно випереджають інші технологічні рішення. Тому, на сьогоднішній день альтернативи їм немає. Класифікація існуючих оптичних кабелів за своїм призначенням показана на малюнку 2.6.

Основним елементом оптичного кабелю є оптичне волокно (світловод), виконане у вигляді тонкого скляного волокна циліндричної форми, по якому передаються світлові сигнали з довжинами хвилі 0,85... 1,6 мкм. Світловод має двошарову конструкцію і складається з серцевини і оболонки з різними показниками заломлення.

Серцевина служить для передачі електромагнітної енергії.

Призначення оболонки - створення кращих умов відбиття на границі «серцевина - оболонка» і захист від перешкод з навколишнього простору. В існуючих конструкціях оптичних кабелів застосовуються світлопроводи двох типів: багатомодові (ступінчасті і градієнтні) і одномодові. За частотно - пропускної здатності та дальності передачі кращими є одномодові світловоди.



Рисунок 2.6 - Типы оптических кабелей связи

Все різноманіття існуючих типів кабелів можна розділити на три групи:

- кабелі з повивной концентричній скруткою;

- кабелі з фігурним сердечником;

- плоскі кабелі стрічкового типу.

В оптичних кабелях крім оптичного волокна, як правило, є наступні елементи:

- силові зміцнюючі стрижні, які сприймають на себе поздовжнє -навантаження на розрив;

- армуючі елементи, що підвищують стійкість кабелю при механічних впливах;

- заповнювачі у вигляді суцільних пластмасових ниток;

- зовнішні захисні оболонки, що оберігають кабель від проникнення вологи, парів шкідливих речовин і зовнішніх механічних впливів.

В даний час оптичні кабелі випускаються як вітчизняними, так і зарубіжними компаніями. У Росії великими виробниками оптичних кабелів є: ЗАТ «Москабель - Фуджікура», ЗАТ НФ «Електропровід», ЗАТ «Самарська оптична кабельна компанія» і ВАТ «Завод Саранськкабель».

У даному дипломному проекті для реалізації транспортної мережі будуть використані три типи оптичних кабелів: для прокладки в грунті, підвісний і для прокладки в каналізації. Перевагу у виборі виробника оптичного кабелю віддано продукції ЗАТ НФ «Електропровід». Основні параметри обраних оптичних кабелів для будівництва транспортної мережі показані в таблиці 2.4

Таблиця 2.4 - Основні параметри оптичних кабелів

Параметры	Тип прокладки кабеля
	в канализации	в грунте	подвесной
Марка кабеля	ОКС-М	ОКБ-Т	ОКА-Т
Число оптических волокон	4 - 72	4 - 24	4 - 24
Компания - производитель волокна	Fujikura	Fujikura	Fujikura
Тип волокна	ОМ	ОМ	ОМ
Число пластмассовых (металлических) модулей	6 - 12	1 (метал.)	1 (метал.)
Диаметр трубки модуля, мм	2	3,0 - 6,0	3,0 - 6,0
Число/диаметр корделей	-/2,0	-/3,0 - 6,0	-/3,0 - 6,0
Внешний диаметр кабеля, мм	15,0	18,5	18,5
Масса кабеля, кг/км	190	436	540
Рабочая температура окружающей среды, °С	-40 - +50	-40 - +50	-60 - +60
Минимальный радиус изгиба кабеля, мм	250	250	300
Допустимое растягивающее усилие, кН	1,5	7,0	3,5 - 7,0
Длина поставки, км	2,0	2,0	2,0

На наступному етапі курсової роботи визначимо сумарне затухання на одній з ділянок проектованої транспортної мережі між комутатором «Cisco ME 3600X 24CX» і маршрутизатором «Cisco 7603 OSR». Сумарні втрати aУ на ділянці мережі розраховуються за формулою:

aУ = nрс * AРС + nнс * aнс + at + aв, (3.11)

де nрс - кількість рознімних з'єднувачів, nрс ? 3;

AРС - втрати в роз'ємних з'єднаннях, AРС ? 0,6 дБ;

nнс - кількість нероз'ємних з'єднань;

aнс - втрати в нероз'ємних з'єднаннях, aнс ? 0,02 дБ;

at - допуск на температурні зміни загасання оптичного волокна, at = 1 дБ;

aв - допуск на зміну характеристик компонентів на ділянці з часом, aв ? 5 дБ.

Кількість нероз'ємних з'єднань розраховується за формулою:

(3.12)

де Lуч - довжина ділянки, Lуч ? 9 км;

lсд - будівельна довжина кабелю, згідно таблиці 3.1 lсд = 2 км.

aУ = 3 * 0,6 + 3 * 0,02 + 1 +5 ? 7,8 (дБ)

Сумарне затухання на одній з ділянок проектованої транспортної мережі між комутатором «Cisco ME 3600X 24CX» і маршрутизатором «Cisco 7603 OSR» склало приблизно 7,8 дБ.

2.3 Вибір обладнання мережі LTE

2.3.1 Вибір керуючого обладнання мережі LTE

Управління абонентськими сесіями і послугами в мережах LTE здійснюється за допомогою базової пакетної мережі EPC (Evolved Packet Core). Мережа ЕРС містить наступні вузли та логічні елементи:

ММЕ (Mobility Management Entity) - вузол керування мобільністю - відповідає за вирішення завдань управління мобільністю абонентського терміналу, управління безпекою мобільного зв'язку (NAS Security), управління службою передачі даних;

SGW (Serving Gateway) - обслуговуючий шлюз мережі LTE - відповідає за обробку та маршрутизацію пакетних даних вступників із / в підсистему базових станцій;

PGW (Public Data Network Gateway) - шлюз від / до мереж інших операторів - відповідає за передачу голосу і даних з / в мережі оператора LTE в інші мережі 2G, 3G, яку не-3GPP та Internet;

HSS (Home Subscriber Server) - сервер абонентських даних;

PCRF (Policy and Charging Rules Function) - вузол виставлення рахунків абонентам за надані послуги;

DHCP / DNS - сервер виділення IP-адрес.

Рішення з реалізації мережі EPC LTE розроблені компанією «Cisco Systems». Основою ідеї реалізації стало поєднання функцій MME, SGW і PGW в одному шасі мультисервісної платформи «Cisco ASR 5000 PCS3», як показано на малюнках 2.6 і 2.7.

Маршрутизатор «Cisco ASR 5000 PCS3» спеціально розроблений для мобільних широкосмугових мереж. Він відрізняється розподіленою архітектурою, вбудованими інтелектуальними функціями, масштабованість і надійністю.



Рисунок 2.7 - Решение компании "Cisco Systems" по объединению функций сети ЕРС на базе одной платформы "Сisco ASR 5000 PCS3"

Платформа «Cisco ASR 5000 PCS3» дозволяє оператору зв'язку нарощувати продуктивність і ємність без масових закупівель додаткового обладнання. Маршрутизатор «Cisco ASR 5000 PCS3» у своїх мережах використовують більше 250 операторів мобільного зв'язку в світі.

Переваги платформи «Cisco ASR 5000 PCS3»:

- інтегровані мережеві функції, вбудовані сервіси з високою пропускною здатністю;

- резервування всіх компонент;

- автоматичне відновлення абонентських сесій в рамках одного шасі;

- функція копіювання процесів та їх станів;

- доступність платформи 99,9999%;

- відновлення сесій не перевищує 2 сек.;

- відсутність спеціалізованих виділених сервісних плат і модулів;

- процесорні ресурси автоматично адаптуються до потреб системи;

- захист пам'яті для окремих процесів;

- загальне програмне забезпечення;

- оновлення програмного забезпечення здійснюється без переривання сервісів;

- програмні функції розподілені по всій платформі.

Архітектура платформи «Cisco ASR 5000 PCS3» показана на мал 2.8.

Рисунок 2.8 - Архитектура платформы «Cisco ASR 5000 PCS3»

Головною відмінністю платформи «Cisco ASR 5000 PCS3» є наявність вбудованих сервісів «In-line Services»:

DPI - глибока інспекція пакетів - дозволяє аналізувати трафік і персоніфікувати послуги, надаючи абонентам різні якість обслуговування та гнучкі правила тарифікації залежно від типу трафіку;

- виявлення трафіку однорангових протоколів в реальному масштабі часу; визначає різні правила: пропуск або блокування, специфічна тарифікація, контроль споживаної смуги пропускання;

- фільтрація контенту на основі аналізу URL в запитах Нттр від мобільних абонентів;

- персональний NAT / Firewall.

- Коротка технічна характеристика платформи «Cisco ASR 5000 PCS3»:

- пропускна здатність: 320 Гбіт / с;

- кількість сесій: 4 млн.;

- мережеві інтерфейси: 10/100/1000 Ethernet, 10 Гбіт / с Ethernet, OLC / CLC Line Cards (ATM, POS, Frame Relay);

- вхідна напруга: DC 40 - 60 В;

- розміри (в Ч ш Ч г): 63,23 Ч 44,45 Ч 60,95 мм;

- повна маса: 139,25 кг;

- максимальна потужність: 800 Вт;

- допускається встановлення до трьох «Cisco ASR 5000 PCS3» в стійку 42 RU.

2.3.2 Вибір обладнання базової станції eNode Band LTE

Основні постачальники обладнання базової станції eNB LTE в Росії будуть компанії «Nokia Siemens Networks», «Huawei» і «Ericsson». В кінці 2011 року в нашій країні було запущено власне виробництво обладнання eNB LTE на базі науково-виробничої фірми «Микран» під контролем компанії «Nokia Siemens Networks» в місті Томську.

При виборі обладнання базової станції eNB LTE потрібно керуватися, в першу чергу, здатністю підтримки даними обладнанням інших стандартів мобільного зв'язку. Так само не варто забувати про заплановану вихідної потужності приймача-TRX та інших технічних характеристиках.

Для планованої мережі, враховуючи її особливості, можна зробити вибір на користь обладнання компанії «Nokia Siemens Networks». Як устаткування радіодоступу пропонується використовувати базову станцію «Flexi Multiradio».

За даними НВФ «Микран», мультістандартний базова станція «Flexi Multiradio» пропонує унікальні можливості з побудови сайтів. При використанні даної eNB гарантується низьке електроспоживання, відповідність вимогам ємності при постійно зростаючому мобільному трафіку і висока спектральна ефективність.

Антенна система «Flexi Multiradio» заснована на технології активних антен, яка об'єднує антену і радіоустаткування в єдиний функціональний блок, що має окремі підсилювачі потужності для кожного елемента антени. Активна антена дозволяє здійснювати формування променів - фокусування окремого радіоподключенія і його напрямок на конкретного користувача.

Базова станція «Flexi Multiradio» встановлена і функціонує у більш ніж 200 операторів мобільного зв'язку в світі і удостоєна ряду нагород за програмне керування радіомережею та енергоефективність.

Базова станція «Flexi Multiradio» складається з двох основних елементів: системного модуля для цифрової обробки сигналів і радиомодуля з трьома прийомопередавачами.

Базова станція «Flexi Multiradio» показано на малюнку 2.9

Рисунок 2.9 - Базовая станция "Flexi Multiradio" компании «Nokia Siemens Networks»

Радіочастотний модуль з трьома прийомопередавачами зображений на малюнку 2.10. Повна назва продукту: «Flexi RF Module Triple 90 W». Радіомодуль відповідає за обробку радіочастотних сигналів. Універсальний радіомодуль «Flexi Multiradio» можна використовувати при будь-якому типі установки, зокрема, при встановленні всередині і зовні приміщень, при розподільній установці, установці на опорах.

Потужність вихідного сигналу радиомодуля з розрахунку на один сектор може досягати 240 Вт; так само радіомодуль може забезпечувати подачу вихідного сигналу потужністю 80 Вт на кожен з трьох секторів. Модуль здатний розподіляти несучі в діапазоні 60 МГц. Радіомодуль підтримує будь-яке поєднання технологій GSM, 3G, LTE і LTE +.

Рисунок 2.10 - Радиочастотный модуль "Flexi RF Module Triple 90 W"

2.3.3 Вибір обладнання електроживлення

Електроживлення обладнання базової станції здійснюється від мережі змінного струму напругою 220 В. Напругу живлення 220 В взято з трансформаторної підстанції (ТП) і заведено в приміщення для розміщення обладнання базової станції.

Напругу живлення надходить у ввідно-розподільний пристрій, звідки живлення подається на контур загального освітлення, систему опалення, кондиціонер і джерело безперебійного живлення (ДБЖ) змінного струму.

ІПБ змінного струму включає в себе випрямно-зарядний пристрій, блок акумуляторних батарей та інвертор. Від випрямно-зарядного пристрою харчування постійного струму 48 В подається на комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX», підзарядку акумуляторних батарей та інвертор. Акумуляторна батарея включається в роботу у разі припинення подачі живлення від ТП. Інвертор перетворює постійний струм напругою 48 В у змінний струм напругою 220 В і живить радіомодулі «Flеxi Multiradio» (РМ).

Для захисту внутрішнього обладнання від перенапруги в розріз кабелю живлення ставляться грозорозрядники, з'єднані з «землею» через заземлювальну шину (ГЗШ).Схема электропитания базовой станции показана на рисунке 2.11.

Рисунок 2.11 - Схема электропитания базовой станции

Зробимо розрахунки потужності споживаної обладнанням для визначення типу автоматичних вимикачів, групи обліку електроенергії і ДБЖ змінного струму.

2.3.4 Розрахунок споживаної потужності

Щоб знайти потужність по змінному струму (РАС), потрібно потужність по постійному струму (РDC) розділити на коефіцієнт корисної дії (ККД) випрямних пристроїв (0,8 - 0,9).

Вихідні дані для розрахунку споживаної потужності наведені в таблиці 2.5

Таблиця 2.5 - Вихідні дані для розрахунку потужності

Оборудование	Количество, шт.	Потребляемая мощность, Вт	РАС/РDC
Радиомодуль «Flexi Multiradio» (РМ)	3	790	РАС
Коммутатор «Cisco ME 3600 X 24CX» (КОМ)	1	228	РDC

Потужність по змінному струму визначається за формулою:

РАС = РDC / 0,8 (4.1)

РКОМ = 228/0, 8 = 285 (Вт).

Для того, щоб знайти сумарну потужність Рсум споживану обладнанням, скористаємося такою формулою:

Рсум = РРМ + РКОМ (4.2)

Рсум = 790 + 285 = 1075 (Вт).

Значення струму навантаження IH розраховується за формулою:

IH = Рсум / Uпит, (4.3)