Планирование сети 3G. Стандарт UMTS

Алгоритм последовательности действий в процессе территориального планирования представлены на рисунках 4.

Рисунок 4 – Алгоритм территориального планирования сети UMTS

3.3 Программные комплексы планирования и оптимизации сетей сотовой связи

В данном разделе рассматриваются  программные комплексы планирования и оптимизации сетей сотовой  связи. Проанализированы основные возможности  известных комплексов планирования и оптимизации сетей сотовой  связи. Рассмотрено более детально программный комплекс ONEPLAN RPLS.

 

1.3.1 Анализ возможностей  известных комплексов планирования  и оптимизации сетей сотовой  связи

С целью обеспечить качественные услуги сотовой связи ведущие  операторы применяют методы математического  и компьютерного моделирования. При этом основным препятствием является трудность формализации исходных данных для формирования универсальной  пространственно-временной модели условий функционирования сети.

Наиболее эффективным  инструментом автоматизации процесса оптимизации сетей сотовой связи  являются геоинформационные технологии, прошедшие в своем развитии путь от узкоспециализированных методов  обработки цифровой картографической информации до высокоразвитых программных  средств, называемых геоинформационными системами (ГИС). Геоинформационные  технологии (ГИС-технологии) представляют собой совокупность средств и  методов обработки данных, имеющих  пространственный аспект и обеспечивающих получение информации в требуемом  виде. Геоинформационные технологии включают в себя две взаимосвязанные  области:

1. моделирование пространственных данных (т.е. определение координат и топологии реальных объектов, создание и обновление электронных карт);
2. использование пространственных данных в прикладных расчетно-аналитических задачах для количественного обоснования принимаемых решений.

Специальные ГИС состоят  из программного и информационного  компонентов. Программный компонент  содержит сервисные и расчетные  программы для ввода пространственных и описательных данных, их обработки  и вывода результатов; информационный компонент - электронную (цифровую) карту местности и объектно-ориентированную базу данных, содержащую сведения по всем существенным аспектам проектируемой сети сотовой связи.

ГИС-технологии позволяют  формировать модели с учетом реальных пространственно-распределенных параметров среды функционирования, внешних  и внутренних воздействий. Данные модели являются адекватными окружающей обстановке и обеспечивают получение более  достоверной оценки, чем усредненно-статистические.

Примером реализации ГИС-технологий для решения прикладных задач  в области телекоммуникаций являются программные комплексы (ПК) планирования и оптимизации сетей сотовой  связи. Операторы связи используют ПК как импортного, так и отечественного производства. Наиболее известные ПК приведены в таблице 4

Таблица 4 –  Виды программных комплексов

Фирма	Страна	Предоставляемое программное обеспечение
«ИнфоТел»	Россия	Предоставляет версии программного комплекса  планирования сетей сотовой связи: ONEPLAN RPLS (рабочее наименование ONEGA), обеспечивающего  расчет покрытия, автоматическую калибровку моделей расчета по данным измерений, автоматизированное формирование частотного плана и расчет радиорелейных  интервалов; ONEPLAN RPLS-CDMA для планирования сетей связи с кодовым разделением  каналов; ONEPLAN RPLS-DB Link для планирования радиорелейных интервалов, линий и сетей связи.

 

 

 

Продолжение таблицы 4

«AIRCOM Int.»	Великобритания	Предлагает программное обеспечение ASSET Enterprise, состоящее из основных модулей: ASSET3G – радиопланирования, ILSA – автоматизированного распределения частот, CONNECT – планирования радиорелейных интервалов, DIRECT –планирования транспортной сети, ADVANTEG – автоматизированного планирования сот.
«ERICSSON»	Швеция	Предлагает  программные продукты: TEMS CellPlanner Universal – радиочастотного планирования, TEMS Link-Planner – планирования радиорелейных интервалов, Planet EV – планирования и оптимизации радиорелейных сетей.
«Forsk»	Франция	Предлагает  многофункциональный программный  продукт радиочастотного планирования и расчета радиорелейных интервалов Atoll Core.
«Agilent Technologies»	США	Предлагает  программные продукты: WIZARD – радиопланирования, CellOpt AFP – радиочастотного планирования, CellOpt АСР - планирования сот и OPAS32 – сетевой анализатор.
«Nokia»	Финляндия	Предлагает  программный продукт Nokia NetAct Planner, позволяющий решать задачи расчета покрытия, радиочастотного планирования и интервалов радиорелейной связи.

 

Каждый из перечисленных  программных комплексов предлагает свою уникальную методику расчёта зон  покрытия сети и планирование сети. Однако они не распространяются в  свободном доступе. На период прохождения  практики в компании ОАО «ВымпелКом»  мне было предоставлено разрешение на пользование ПК ONEPLAN RPLS-DB RFP (версия 2013). Поэтому проектирование сети третьего поколения и расчёты производились с помощью этой программы.

1.3.2 Программный  комплекс ONEPLAN RPLS

Программный комплекс ONEPLAN RPLS-DB RFP – это система автоматизированного проектирования (САПР) сетей подвижной и фиксированной радиосвязи, включающая программное, математическое, информационное и методическое обеспечение. Функционирование САПР и достижение поставленных целей планирования осуществляется при непосредственном участии персонала отдела планирования и развития сети.

Рисунок 5– Главное окно программы

Основное назначение комплекса: планирование и организационно-техническое  управление сетями подвижной и фиксированной  радиосвязи, а также оптимизация структурно-топологических и технических характеристик системы. Программный комплекс обеспечивает расчет тематических карт уверенного приема сигналов (зоны покрытия), уровней сигналов и границ зон действия сетей сотовой связи. Также с его помощью можно показать интерференцию и распределение уровней сигнала на выбранном радиорелейном интервале.

Для нормального функционирования ПК при планировании сетей сотовой  связи программному комплексу Nokia NetAct Planner требуется большой набор  исходных данных, достоверность которых может существенно повлиять на адекватность принимаемого решения. Исходные данные можно сгруппировать следующим образом:

      а) электронные  карты местности региона планирования (геоданные);

      б) параметры  базовых станций и абонентского  терминала, а также технические  характеристики оборудования;

      в) количество  планируемых сайтов.

         Обязательным требованием к картам  является наличие данных о  рельефе местности и планы  местности с указанием высоты  застройки. Входящий в состав  программного комплекса геоинформационный  модуль позволяет настроить отображение  карты и сформировать матрицу  высот рельефа местности, которая  импортируется в программу и  используется при расчетах.

В программе ONEPLAN RPLS-DB RFP доступно19 справочников, используемых для создания проекта сети. На рисунке 6 представлен список всех справочников.

Рисунок 6– Окно «Структура справочников»

В папках по каждому справочнику  содержаться объекты, которые моделируют элементы или характеристики сети, а также внешние условия. Объекты справочников имеют набор параметров, значения которых соответствуют характеристикам оборудования, местности, расчетных моделей и т.д.

Справочники хранят в себе все необходимые конфигурации сети 3G, технические характеристики моделей антенн БС, параметры и состав оборудования модели БС, характеристик приёмо-передающего оборудования АТ и БС, а также все необходимые энергетические параметры (допустимые отношения сигнал/шум и сигнал/помеха, коэффициенты ортогональности сигналов при многолучевом распространении, требуемая чувствительность приёмников).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Подготовка к  Государственному экзамену на  месте прохождения практики

Во время прохождения  практики мною был повторно изучены  материалы лекций по предметам «Системы связи» и «Мобильная связь», курс лекций по теме «Цифровая обработка сигналов в сетях и системах радиосвязи».

За это время были рассмотрено  ряд тем:

• Основные признаки классификации  сигнальных микропроцессоров. Основные блоки сигнального процессора. Основные операции ЦОС;
• Системы кодирования (циклические коды, сверточные коды, коды Уолша, турбокоды);
• Псевдослучайные последовательности (ПСП) и М-последовательности;
• Широкополосные системы связи, достоинства и область применения ШПС;
• Скремблирование: назначение, применение в системах связи;
• Цифровая модуляция в системах подвижной связи;
• Принцип построения сотовых систем связи стандарта GSM;
• Принцип построения системы мобильной связи на основе технологии CDMA;
• Идентификация и аутентификация в системах мобильной связи.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Выполнение работ на месте прохождения практики

Во время  прохождения производственной практики в техническом отделе калининградского филиала ОАО «Вымпелком» мне была предоставлена возможность ознакомится с должностью планировщика сети, а именно самостоятельно изучить современные методики планирования сети с помощью новейшего программного оборудования и геоинформационных технологий и ознакомится с современным оборудованием базовых станций (БС), контроллера базовых станций и антенн с поддержкой электрической системы регулировки угла наклона.

Я изучил техническую документацию стандарта сотовой связи третьего поколения UMTS и технологии WCDMA. Ознакомился с программным комплексом ONEPLAN RPLS и с помощью него на практике исследовал принципы построения и оптимизации сети UMTS. Мною были освоены способы развёртывания сети в различных условиях (городов с плотной застройкой и средней, а также сельской местности), для собственной дипломной работы я создал свой собственный проект сети в городе Калининград. Создание района требовало модернизовать уже устаревшую цифровую карту города, внеся в неё изменения с созданием моделей новых зданий и построек.

В ходе территориального планирования мне пришлось провести ряд многочисленных измерений и расчётов, проанализировать профиль местности, проработать и скорректировать характеристики антенн БС, сводя и к реально существующим значениям. Научится работать с измерениями полученных с помощью драйв-теста, и с помощью них откалибровать модели распространения радиоволн. Для каждой БС необходим был индивидуальный подход, который предполагал определение наиболее подходящих мест установки БС, выбор необходимые значения угла наклонов антенн, высоту подвеса, зону покрытия и другие индивидуальные характеристики.

 

 

5.1 Особенности и функции программного комплекса ONEPLAN RPLS, изученного в ходе прохождения практики

Программный комплекс ONEPLAN RPLS-DB RFP включает компонент, основанный на ГИС MapInfo MapX. Основное предназначение компонента:

• просмотр карты местности, расположения объектов проекта на местности, расчетных карт и сохранение карт в файл;
• определение координат точки (широта, долгота и высота над уровнем моря), измерение расстояния между точками;
• просмотр профиля местности;
• создание объектов проекта;
• просмотр рассчитанных параметров сети для элементарных площадок матричных карт.

Карта проекта в общем  случае состоит из множества слоев. Основные группы слоев: объекты проекта, карты местности и расчетные карты.

 

Рисунок 7 – Главное окно программы

 

Программный комплекс ONEPLAN RPLS-DB RFP обеспечивает расчёт тематических карт уверенного приёма (зоны покрытия), уровней сигналов и границ зон действия секторов одно- и двухдиапазонных  сетей мобильной связи. Результаты расчетов в программе выводятся в графическом (расчетные карты) и табличном виде (на вкладках «Результаты расчетов по секторам» и «Результаты расчетов сети»). На карте местности доступен детальный анализ показателей качества ПС с помощью инструментов ЭМП, Best Server и «Результаты расчетов».

Пример отображения расчетной  карты для ПС приведен на рисунке  8, для трафиковых каналов в направлении DL — на рисунке 9.

В ПК имеется набор сервисных  инструментов, обеспечивающих оценку профиля местности и распределение  уровня сигнала (электромагнитного  поля – ЭМП) на выбранном интервале (рисунок 10), а также отображение диаграммы уровней сигнала базовой станции в заданной точке (рисунок 11).

Рисунок 8 – Карта «Мощность ПС на входе АТ» с легендой