- •Содержание
- •1. Расчет абонентской емкости сети lte 5
- •1.Расчет абонентской емкости сети lte 5
- •Цель курсового проекта: провести модернизацию модельной сети с учетом возможностей внедрения решений гетерогенной структуры. Задание:
- •Расчет абонентской емкости сети lte
- •Рефарминг частотного ресурса gsm 1800 → lte 1800
- •Процедура swap для базовой станции
- •Внедрение малой соты
- •Список литературы:
- •Приложение
-
Расчет абонентской емкости сети lte
Определение профиля трафика. Процедуре определения профиля трафика сети можно отвести роль связующего звена, нацеленного на завершение этапа подготовки исходных данных и переход к непосредственному расчету параметров сети начального приближения. Предоставление сведений, необходимых для оценки ожидаемого профиля трафика и создания соответствующих моделей сервисов, во многом является прерогативой оператора (заказчика).
Создание модели трафика для ЧНН (часа наибольшей нагрузки) включает в себя 2 основные составляющие:
-
Модель сервиса, описывающую основные параметры, такие как: скорость передачи данных , кбит/c, cреднестатистическая длительность сессии , c, доля передачи пользовательского трафика , % за время сессии и запаса , %.
-
Модель поведения абонента при использовании того или иного сервиса, основанную на статистических данных о доле абонентов , использующих сервис и числе активаций сессии .
Скорости передачи данных , кбит/c в сервисах могут задаваться оператором или устанавливаться, исходя из требований, определенных для того или иного вида сервиса.
В качестве примера приведем выбор и описание сервисов модели профиля трафика:
-
Web Browsing - просмотр Web-страниц;
-
File Transfer + P2P Sharing - передача данных;
-
Streaming Media - потоковое мультимедиа;
-
Instant messaging (IM) – системы обмена мгновенными сообщениями (Skype, WhatsApp и др).
Долю трафика, создаваемую другими сервисами и сигнализацией примем пренебрежимо малой и не оказывающей существенного влияния на дальнейшие вычисления. Учтите, что на реальных сетях возможен учет статистических различий в пользовательских предпочтениях исходя из морфоструктуры местности и тарифных планов абонентов.
Таким образом, объем информации, переданный сервисами за сессию:
, кбит
В качестве примера построим профиль трафика на линиях «вниз» (табл. 2) и «вверх» (табл. 3) для ЧНН используя методику.
Объем информации по всем видам трафика от одного абонента в ЧНН по линиям «вверх» и «вниз» приведен в табл. 5.
Таблица 5. Объем передаваемой информации, приходящийся на одного абонента в ЧНН
Вид сервиса |
, кбит |
|
линия «вверх» |
линия «вниз» |
|
Web-серфинг |
4631,04 |
18800,64 |
Передача данных |
620544 |
2511667,2 |
Мультимедиа |
9354,24 |
37969,92 |
Мессенджеры |
72253,44 |
72038,4 |
Суммарный объем , кбит |
706782,72 |
2640476,16 |
Основываясь на рассчитанных параметрах профиля трафика можно произвести оценку требуемой пропускной способности сети в ЧНН для одного абонента по линиям «вверх» и «вниз». Поскольку здесь рассматривается средний трафик, для учета кратковременных пиков в ЧНН требуется ввести запас на их обработку (как по линии «вверх», так и по линии «вниз»). Величины запаса на обработку пикового трафика в ЧНН для каждого вида услуги находится, опираясь на статистику по действующими сетями и анализ перспективы развития того или иного вида услуги. Для некоторых видов услуг величина запаса может превышать составлять 80…100% от среднего трафика этой услуги в ЧНН. Примем величину запаса на обработку пикового трафика для каждой из предоставляемых услуг.
Таким образом, величина требуемой пропускной способности в ЧНН определяется по формуле
Таблица 6. Оценка пропускной способности , приходящийся на одного абонента в ЧНН
Вид сервиса |
, кбит/с |
|
линия «вниз» |
линия «вверх» |
|
Web-серфинг |
3,65568 |
0,90048 |
Передача данных |
146,5139 |
36,1984 |
Мультимедиа |
1,77193 |
0,436531 |
Мессенджеры |
29,41568 |
29,50349 |
Суммарный объем ∑, кбит |
181,3572 |
67,0389 |
Величина требуемой пропускной способности для приведенного в примере профиля трафика составляет
67 [кбит/с] для линии «вверх»
181 [кбит/с] для линии «вниз»
Получив значения требуемой пропускной способности сети для одного абонента для линий «вверх» и «вниз» можно произвести аналогичную оценку требуемой пропускной способности для всего однородного фрагмента сети, а именно
,
где – количество пользователей в ЧНН;
Требуемая пропускная способность однородного фрагмента сети при=100000 чел.:
6.7 [Гбит/с]- линия «вверх»
18.1 [Гбит/с]-линия «вниз»
Как как показывает практика, требуемая пропускная способность на линии вверх составляет 23% от общей требуемой пропускной способности, что, в целом, соответствует ярко выраженной тенденции к ассиметричности трафика в сетях мобильного радиодоступа. Приняв во внимание данный факт, целесообразно ввести допущение о необходимости расчета пропускных способностей только по линии «вниз».
Средняя пропускная способность соты на линии «вниз». Для расчета средней пропускной способности соты необходимо получить распределение скоростных колец в соте. Естественно, на данном этапе радиусы модуляционно-кодирующих схем не будут выражаться в км, а будут отнесены к радиусу R всей соты. Например, зона действия высокоскоростной, но слабо помехозащищенной модуляционно-кодирующей схемой (MCS - modulation and coding scheme) с соответствующей ей индексом индикатора качества канала (CQI - Channel Quality Indication №13 (модуляция 64-КАМ, скорость кода = 0,75) равна 0,2R, а помехоустойчивой и низкоскоростной MCS №2 (модуляция 4-ФМ, скорость кода 0,12) 0,9R соответственно.
Итого, для расчета средней пропускной способности соты необходимо:
-
Рассчитать относительные радиусы модуляционно-кодирующих схем.
-
Рассчитать % площади от целой соты, который занимает тот или иной сегмент;
-
Рассчитать пропускную способность для каждого скоростного сегмента;
-
Определить среднюю пропускную способность соты.
Таблица 7 Соотношения скоростных колец в соте
Индекс CQI, соответствующий MCS |
Модуляция |
Скорость кода |
Средняя. пропускная способность зоны, Мбит/с
|
Относительный радиус |
Доля от общей площади соты |
15 |
64-КАМ |
0,93 |
73,0 |
0,2 |
4 |
При равномерном распределении абонентов по территории обслуживания сети их количество в том или ином скоростном сегменте любого eNB будет пропорционально его площади. Следовательно, долю площади, занимаемую той или иной скоростной зоной можно принять в качестве весового коэффициента для пропускной способности каждой из зон.
Таким образом, среднюю пропускную способность соты находим по формуле:
,
т.е. 14,4 Мбит/c
Следует отметить, что основная сложность при оценке средней пропускной способности на линии «вверх» состоит в учете взаимных внутрисистемных помех, создаваемых абонентскими терминалами. Однако c учетом того, что на сегодняшний день трафик в мобильных сетях носит ассиметричный характер (доля трафика на линии «вверх составляет 20~30), ею можно пренебречь ввиду низкой вероятности одновременного занятия абонентами общего частотно-временного ресурса.
Требуемое число eNB для однородного фрагмента сети. Число eNB однородного фрагмента сети начального приближения будет определяться как:
Оценка пропускной способности. Проверим, правильно ли выбрана полоса 10 МГц для обеспечения передачи информации в заданном количестве. Емкость (иначе – пропускную способность) сети оценивают, базируясь на средних значениях спектральной эффективности соты в определенных условиях.
Спектральная эффективность системы мобильной связи представляет собой показатель, вычисляемый как отношение скорости (в бит/с) передаваемых данных на 1 Гц используемой полосы частот (бит/с/Гц). Эта величина характеризует скорость передачи информации в заданной полосе частот. Спектральная эффективность оказывает огромное влияние на эффективность использования частотного ресурса, выделенного сети и качество услуг.
Таблица 8. Средняя спектральная эффективность для сети LTE
Линия |
Схема MIMO |
Средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц) |
UL |
1×2 |
0,735 |
DL |
2×2 |
1,69 |
Для системы FDD средняя пропускная способность 1 сектора БС рассчитывается как Thcect= S*W, где S – средняя спектральная эффективность (бит/с/Гц), W – ширина канала (МГц). Тогда
ThcectDL= 1.69*5= 8.45 Мбит/с
ThcectUL = 0,735*5= 3,675 Мбит/с
Средняя пропускная способность базовой станции TheNB вычисляется путем умножения пропускной способности одного сектора на количество секторов базовой станции; число секторов eNB равно 3, т.к. базовая станция 3-ёх секционная, тогда:
TheNBDL = 8.45*3= 25,35 Мбит/с
TheNBUL = 3.675*3=11,025 Мбит/с
Весь канальный ресурс разбивается на ресурсные блоки (РБ). Один блок состоит из 12 расположенных рядом поднесущих, занимающих полосу 180 кГц. Общее число каналов Nk рассчитывается по формуле:
Nk = W/Wlte,
где Wlte – полоса частот одного радиоканала (кГц). Тогда получим
Nk = 5МГц/180кГц =28 каналов
Среднюю планируемую пропускную способность Thnet проектируемой сети определим путем умножения количества eNB на среднюю пропускную способность eNB. Формула примет вид:
Thnet = (TheNBDL+ TheNBUL)*NeNB
Thnet= (25.35+11.025) · 1257 ≈ 45,72 (Гбит/с).
Если сравнить требуемую пропускную способность сети с планируемой 18,1 [Гбит/с], то легко видеть, что Thnet >. Это условие показывает, что проектируемая сеть не будет подвергаться перегрузкам в ЧНН, а выделенной полосы 5 МГц хватит для рефарминга из GSM в LTE. Следовательно, можно переходить к расчету площади покрытия и радиуса соты.
Определение площади и требуемого радиуса соты. Определим площадь соты
где - площадь зоны обслуживания сети км2
При =100
==0,0795 км2
Определим требуемый радиус соты
==0,16 км