Расчет сетей подвижной радиосвязи.

При расчете сетей подвижной связи решаются три основные задачи - определение числа каналов связи в соте, расчет емкости сети подвижной связи и оценка пропускной способности узла коммутации GPRS (General Packet Radio Service) – технологии пакетной передачи данных.

Расчет емкости СПС с коммутацией каналов производится следующим образом.

Расстояние D (защитный интервал) между центрами сот, в которых разрешено повторное использование частот, определяется как (рисунок 2.59):

 где R – радиус окружности, описанной вокруг правильного шести

         угольника;  

  n_c – количество сот в кластере.

Рисунок 2.59  Кластер с шаблоном 3/9.

 

Каждой БС выделяется набор из N каналов для обслуживания абонентов с шириной полосы частот каждого канала, равной F_k. Тогда общая ширина полосы частот F_∑, занимаемая СПС составит:

Зная общую величину частотного диапазона, выделяемого для определенной сотовой сети, можно определить число каналов в соте:

Под емкостью сети подвижной связи подразумевается количество абонентов А, которое сеть способна обслужить при заданных:

- вероятности потерь Р_loss (вероятность отказа в установлении соедине-

ния);

- числе физических каналов на соту N;

- числе сот на территорию покрытия М.

В системе ССМС, работающих в режиме коммутации каналов, вероятность потерь оценивается в соответствии с В-формулой Эрланга. При это, вероятность потерь Р_loss в сети обычно задается в пределах от 0,01 до 0,05.

Задача расчета емкости системы сотовой связи решается следующим образом.

1.При известном числе каналов на соту из таблицы для В-формулы Эрланга [5] определяется допустимое значение интенсивности трафика Y_c в Эрлангах, обслуживаемого в соте при заданной вероятности Р_loss.

2.Интенсивность нагрузки одного абонента Y₁ оценивается в период наибольшей нагрузки при известных средней длительности одного занятия и количестве вызовов. Этот параметр обычно известен при расчетах нагрузки и его величина на начальных этапах развития СПС принимается равной 0, 015 эрл.

3.Количество абонентов, которые могут быть обслужены в одной соте, оценивается следующим отношением:

 

4.Количество абонентов А, которое может быть обслужено всей совокупностью М сот (при условии их равномерной нагрузки) равно:

 

А = аМ.

Оценка пропускной способности транспортной сети в ССМС с пакетной технологией радиопередачи данных определяется к показателям качества обслуживания, в частности, к величине задержки [5].

Поскольку система GPRS использует режим коммутации пакетов, для моделирования такой системы применяются системы с очередями.

Используя статистические данные о характере потоков в транспортной сети GPRS и учитывая предположение о размере памяти в узлах системы GPRS, целесообразно использовать для моделирования коммутатора GPRS систему M/G/1 (пуассоновский поток на входе, общий вид распределения времени обслуживания, один обслуживающий прибор, бесконечный размер буфера).

Средняя задержка протокольного блока в такой системе рассчитывается по формуле Хинчина-Полячека:

                                          [2.1]

    где  - средняя длина очереди в рассматриваемой системе (в числе

             протокольных блоков ПБ);

    - интенсивность нагрузки системы M/G/1, разумеется, ρ < 1;

   λ, μ – значения интенсивности поступления и обслуживания ПБ в

             системе, соответственно;

    -среднее время обслуживания ПБ в системе;

  -  квадратичный коэффициент  вариации  времени обслу-

                        живания,   равный   отношению  дисперсии времени об-

                        служивания к квадрату его математического ожидания.

 Для расчета задержек необходимо знать скорость передачи данных В на выходе GPRS, которая определяет интенсивность обслуживания как , где - средняя длина ПБ. С другой стороны, если известны нормы средней задержки, то можно найти требуемую скорость передачи.

 

Таблица 2.7

Если на вход коммутатора GPRS поступает пуассоновский поток, время обслуживания распределено по экспоненциальному закону, память бесконечна и используется один выходной канал (система массового обслуживания M/G/1). В этом случае, с учетом значений квадратичного коэффициента вариации, приведенных в таблице 2.7, выражение [2.1] принимает вид:

При этом скорость передачи в выходном канале узла GPRS при выбранной модели определяется выражением:

Поскольку узел GPRS обнаруживает пакеты, его можно моделировать системой с постоянным временем обслуживания типа M/D/1. Тогда уравнение [2.1] принимает следующий вид:

Из последнего выражения получается приближенная оценка скорости передачи на выходе узла GPRS:

Для точного расчета скорости передачи из уравнения [2.1], кроме интенсивности λ (в числе протокольных блоков в единицу времени) и средней длины протокольного блока (в битах на блок), необходимо знать величину квадратичного коэффициента распределения длин блоков, а также нормы средней задержки.

В таблице 2.7 приведены средние значения задержек трех классов обслуживания, различающихся приоритетом (взяты из стандартов ETSI для системы GPRS). Здесь приведены три класса задержки в зависимости от норм для задержки и от длины пакета.

 

Таблица 2.8

Наивысший приоритет имеет Класс 1, нормальный приоритет – Класс 2. наименьший – Класс 3.

В таблице 2.8 приведены значения скорости передачи, которые могут быть реализованы на выходе коммутатора GPRS в зависимости от его места в сети.

В обслуживающих узлах GPRS могут быть использованы тракты Е1 плезиохронной цифровой иерархии со скорость. 2,048 Мбит/с, тогда как в магистральных шлюзовых узлах поддержки GPRS, осуществляющих маршрутизацию пакетов, поступающих в нее из внешних пакетных сетей, GGSN (Gateway GPRS Support Node), где агрегируется нагрузка большого числа источников пакетного трафика, могут использоваться системы STM синхронной цифровой иерархии.