Проектирование беспроводных систем

Аннотация

Use information the Mobile WiMAX technologies allow to provide rather cheap covering wireless broadband Internet access. As showed calculations, use of this technology will be effective at a covering of the big territory, as the city of Southern Skhalinsk of the Sakhalin region. When using wireless access the operator can save as on manpower reserves (service of stations by only 6 workers), and at expansion of base stations installation and installation is necessary only that will incomparably affect cost of provided services.

In this work the method of distribution of WiMAX with advanced functions and performance data is offered and reasonable

For achievement of higher energy potential of communication lines (link budget), reduction of attenuation of signals and the best covering of micro spot (micro-spot), various technologies of a razneseniye are used. The profitable WiMAX business model with higher covering of users, satisfaction of users and improving energy potentials of communication lines (link budget) of WiMAX can be reached when using the advanced antenna technologies (MIMO and AAS): MIMO A/B & STC:.

In work the new network architecture SI3000 Light ASN based on simple hierarchy with configured uniform (commodity) by network elements is offered in use, provides structure between the basic CSN network and WiMAX radio network.

Also in this work it is settled an invoice number of base stations, and also distribution of their number on various gradation of economic zones of the city of Yuzhno-Sakhalinsk is shown.

The principle of distribution of capital expenditure was put in a basis of calculation of cost of service at expansion of networks on square kilometer, considering distribution of base stations in various areas of the district. Tables of the income on current and planned years by results of which the profit will steadily grow, sortie and numbers subscribers are made.

Also in work the table of the income and expenses for 2014 by results of which is submitted, payback of this technology won't exceed 1-1,5 years. In the long term this technology use of the equipment for telecasting which can give essential profit is also.

The current installation taking into account all risks are planned for start March, 2014.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Введение 5

1. Обзор современных систем беспроводного абонентского доступа 8

1.1 Сравнение ключевых технологий WiMAX и HSPA 12

1.2 Сравнение ключевых технологий WiMAX и LTE 13

1.3 Сравнение ключевых технологий WiMAX и Wi-Fi. 16

2. Широкополосный мобильный доступ под управлением стандарта IEEE 802.16 18

2.1 Стандарт 802.16: стек протоколов. 18

2.2 Стандарт 802.16: физический уровень 19

2.3 Стандарт 802.16 протокол подуровня МАС 22

2.4 Стандарт 802.16: структура кадра 24

3. Особенности применения модемов OFDM и многостанционного доступа OFDMA 27

3.1 Особенности применения модемов OFDM. 27

3.2 MESH-сеть 36

3.3 Особенности применения многостанционного доступа OFDMA 40

3.4 Поддержка адаптивных антенных систем 49

4.   Услуги и архитектура сетей Mobile WiMAX 53

4.1 Услуги сетей технологии Mobile WiMAX. 53

4.2 Принципы построения сетей WiMAX 54

4.3 Решения WiMAX с усовершенствованными функциями и рабочими характеристиками. 61

5. Разработка сети WIMAX для реализации услуг и широкополосного доступа в инернете 63

5.1 Выбор характеристик радиоинтерфейса 63

5.2 Расчет частотных каналов 65

5.3 Определения размерности кластера 66

5.4 Расчет частотных каналов, которые используются для обслуживания абонентов БС 69

5.5 Расчет допустимой нагрузки БС 69

5.6 Расчет числа абонентов, обслуживающихся одной БС 70

5.7 Расчет количества БС 70

6. Проверочный расчет помехоустойчивости для обеспечения работы сети 71

6.1 Расчет величины защитного расстояния 71

6.2 Расчет уровня сигнала на входе приемника. 71

6.3 Расчет вероятности ошибки 71

6.4 Расчет эффективности использования радиоспектра 72

7. Выбор оборудования базовых абонентских станций 73

7.1 Выбор оборудования абонентских станций 73

7.2 Выбор оборудования базовых станций 74

7.3 Установка базовых станций 77

8. Безопасность жизнедеятельности при развертывании сети 81

8.1  Особенности географического положения г. Южно-Сахалинск Сахалинской области. 81

8.2 Воздействие радиочастотного поля на организм человека 81

9. Технико-экономическое обоснование проекта 86

9.1 Краткая характеристика проекта 86

9.2 Трудоемкость выполняемых работ 86

9.3 Оценка экономической эффективности внедрения проектируемой информационной сети 93

9.4 Основные технико-экономические показатели проекта 95

Заключение 97

Список использованных источников 99

 

 

 

Введение

Население планеты Земля насчитывает 6,95 миллиарда человек, 4,40 из которых пользуются различными видами телефонной сотовой связи, 3,8 миллиарда пользуются Интернетом и только один миллиард обладают широкополосным мультимедийным доступом в различные сети. Современные технологии и прогресс человечества в целом диктуют стремительный рост широкополосного доступа. Однако этот рост сдерживают различные факторы, в том числе — необходимость огромных финансовых вложений в инфраструктуру всемирных сетей. Человечество затратило больше 100 лет для развития инфраструктуры всемирной телефонной сети общего пользования, именно эта сеть использовалась для доступа в Интернет на первом этапе его развития. Однако очень скоро стало ясно, что для широкополосного доступа нужны новые сети. Чтобы не строить их еще 100 лет, естественно использовать развитые технологии подвижной радиосвязи.

По данным отчета 2004 Global Broadband Subscriber Report компании Yankee Group, в 2008 г. во всем мире количество пользователей услуг беспроводного доступа достигло 8% от общего числа пользователей услуг широкополосного доступа и приблизилось к 30 млн. абонентов.

Сегодня эта цифра уже больше. Если сравнить эту динамику с ростом пользователей DSL-доступа, то для беспроводного доступа динамика роста выше. За тот же период количество пользователей, использующих DSL-доступ, возрасло только в 3-4 раза.

По другим оценкам возможное  проникновение широкополосного  беспроводного доступа в мире еще выше. Так, в заявлении одного из руководителей компании Intel прозвучало, что беспроводные WiMAX-сертифицированные системы станут конструктивной основой для подключения к Интернету следующих 5 млрд. пользователей и положат начало настоящей революции широкополосного беспроводного доступа.

Стремление производителей к стандартизации подходов при разработке систем беспроводного  доступа с целью придания им новых  потребительских свойств, в том  числе совместимости изделий  для снижения стоимости абонентских  устройств (СРЕ) за счет их массового  выпуска, ярко выразилось в создании консорциума WiMAX.

Технологии WiMAX, хотя и не являются единственными технологиями беспроводной связи, впитали в себя все лучшее, что есть в пограничных технологиях  ЗG, IEEE 802.11, DVB, DАB и другие. И поэтому, именно эта технология являются наилучшим решением для обеспечения жителей Земля мобильным широкополосный доступом, как в развевающихся, так и в развитых странах. Технологии WiMAX позволяют быстро прогрессировать, как мобильным, так и фиксированный операторам, в том числе - новым операторам, начинающим свою деятельность с чистого листа. Сегодня уже развернуто 475 WiMAX сетей в 140 странах.

Много операторов в России и в  других странах СНГ. Около полумиллиарда  человек проживают в зоне действия операторов WiMAX или на территории, где  действуют лицензии WiMAX. А через  год таких людей будет 800 миллионов. Международная некоммерческая ассоциация WiMAX-форум объединяет более 400 компаний - разработчиков элементной базы, оборудования, операторов связи всех видов, а также  «экосистему WiMAX.

Системы третьего поколения мобильной  связи ЗG реализуются на базе новые  радиотехнологии, обеспечивающей высокую скорость передачи мультимедийной информации и беспроводной доступ в Интернет не уступающий сервису провайдеров стационарной сети. Система мобильной связи 3G развиваются в двух направлениях: UMTS и cdma 2000. UMTS обеспечивает преемственность GPRS и GSM разрабатываются технологии повышения пропускной способности от абонента к базовой станции, направлений передачи информации технологии HSDPA и HSUPA.

В сетях связи последующих поколений  широкополосный доступ занимает исключительно важное место, представляя собой одну из фундаментальных составляющих концепции NGN. К нему приковано особое внимание операторов связи в разработчиков нового оборудования. Деятельность по предоставлению услуг широкополосного доступа с большой долей вероятности стала новой крупной нишей телекоммуникационного рынка и уже одно это вызывает повышенный интерес к ним как со стороны различного рода инвесторов, так в государственных деятелей я политиков, регуляторов рынка. При рассмотрении проблем широкополосного доступа активно дискутируется вопрос о роля проводных, беспроводных в космических средств связи. По данным маркетинговых исследований, широкополосные беспроводные сети на базе технологий сотовой связи третьего поколения, а также технологий Wi-Fi и WiMAX обладают сегодня исключительными преимуществами по оперативности развертывания, охвату территории, мобильности, предоставляя во многих случаях не только наиболее эффективное, но иногда и единственно возможное экономически оправданное решение.

Таким образом, с появлением прототипа WiMAX-сертифицированных систем наметилась тенденция вытеснения с рынка  систем WLL и отчасти LMDS. Хотя они останутся, поскольку занимают частотный диапазон выше 11 ГГц и имеют большой  резерв именно в качестве распределительных  систем. Широкополосные беспроводные сети передачи информации становятся одним из основных направлений развития телекоммуникационной индустрии. А  для стран, в которых большая  территория сочетается с невысокой  плотностью населения, беспроводные сети имеют особое значение. Это особо  важно для Российской Федерации, с нашей необъятной территорией  и значительным разбросом населения, особенно в сельской местности.

Таким образом, целью проекта является проектирование информационной сети на основе технологии Mobile WiMAX на территории города Южно-Сахалинск, Сахалинской области для предоставления услуги широкополосного доступа в Интернет.

1. Обзор современных  систем беспроводного абонентского доступа

В рамках рынка, основная конкуренция WiMAX приходит из существующих, широко развернуты беспроводные системы, такие как UMTS и CDMA2000, а также ряд интернет-ориентированных систем, таких как HiperMAN и большой дальности мобильного Wi-Fi Mesh и сетей.

Основные стандарты сотовой  связи в настоящее время развивались  так называемые 4G, высокой пропускной способностью и низкой латентностью, все IP-сетей с голосовыми услугами построены на вершине. Во всем мире перейти на 4G для GSM/UMTS и AMPS/TIA (включая CDMA2000) является 3GPP Long Term Evolution усилий. Планируется замена CDMA2000 называемых, Ultra Mobile Broadband была прекращена. Для 4G систем, существующих интерфейсов воздуха, выбрасываемых в пользу OFDMA по нисходящей и различные OFDM методик по Uplink, похожие на WiMAX.

В некоторых районах мира, широкая  доступность UMTS и общее стремление к стандартизации означает спектр не были выделены на WiMAX: в июле 2005 года ЕС-широким распределением частот для WiMAX была заблокирована.

Одним из значительных преимуществ  передовых беспроводных систем, таких  как WiMAX является спектральной эффективности. Например, 802.16-2004 (фиксированный) имеет  спектральную эффективность 3,7 (бит / с) / Hertz, а другие 3,5-4G беспроводных систем предлагают спектральной эффективности, которые схожи с точностью до десятых долей процента. Заметным преимуществом WiMAX исходит от объединения SOFDMA со смарт-технологии антенны. Это увеличивает эффективную спектральной эффективности за счет многократного использования и смарт-топологиях развертывания сети. Прямое использование частот организация домена облегчает проекты с использованием MIMO-AAS по сравнению с CDMA / WCDMA методами, в результате чего более эффективных систем

Таблица 1.1 Сравнение основных поставщиков Интернет ресурса

Стандартный	Семья	Основное использование	Радио Технология	Вниз (Мбит / с)		Uplink (Мбит / с)	Заметки
LTE	UMTS/4GSM	Генеральный 4G	OFDMA / MIMO / SC-FDMA	360		80	LTE-Advanced обновления предложить несколько Гбит / с скорости.
WiMAX	802,16	Мобильный интернет	MIMO-SOFDMA	144		35	WiMAX м обновления предлагаем  до 1 Гбит / с фиксированной скоростью.
Flash-OFDM	Flash-OFDM	Мобильный интернет подвижность до 200mph (350 км / ч)	Flash-OFDM	5,3 10,6 15,9		1,8 3,6 5,4	Мобильные диапазоне 18miles (30 км) расширенный диапазон 34 милях (55 км)
HiperMAN	HiperMAN	Мобильный интернет	OFDM	56,9		56,9
Wi-Fi	802,11 (11N)	Мобильный Интернет (закрытый)	OFDM / MIMO	288,9 (Поддерживает 600MBps @ шириной 40MHz канал)			Антенны, РФ передней аксессуарами конца и мелких настроек таймера (310 км & 382km).
iBurst	802,20	Мобильный интернет	HC-SDMA / TDD / MIMO	95	36		Сотовый Радиус: 3-12 кмSpeed: 250kmph Спектральной эффективности: 13 бит / с / Гц / Cell
EDGE Evolution	GSM	Мобильный интернет	TDMA / FDD	1,9	0,9		3GPP Release 7
UMTS W-CDMA HSDPA + HSUPA HSPA +	UMTS/3GSM	Генеральный 3G	CDMA / FDD CDMA / FDD / MIMO	0,384 14,4 42	0,384 5,76 11,5		HSDPA широко развернуты. Типичная  скорость нисходящих сегодня  2 Мбит / с, ~ 200 кбит / с линии связи  "нисходящий HSPA + до 42 Мбит / с.
UMTS-TDD	UMTS/3GSM	Мобильный интернет	CDMA / TDD	16	16		Отмеченные скорости в соответствии с IPWireless использовании модуляции 16QAM аналогичные HSDPA + HSUPA
1xRTT	CDMA2000	Мобильный телефон	CDMA	0,144	0,144		Преемник EV-DO
EV-DO 1x Rev. 0 EV-DO 1x Rev.A EV-DO CDMA2000Rev.B	CDMA2000	Мобильный телефон	CDMA / FDD	2,45 3,1 4.9xN	0,15 1,8 1.8xN		Rev B Примечание: N это количество кусков 1,25 МГц спектра используется. Еще не развернута.

 

1.1 Сравнение  ключевых технологий WiMAX и HSPA

Системы с технологией HSPA (3GPP релиз 6) коммерчески доступны с 2007 года. Технология предусматривает частотное дуплексирование (FDD) с шириной каждого дуплексного канала 5МГц. В нисходящем канале используется модуляция QPSK, либо 16-QAM, потоковая скорость 14 Мбит/с. В восходящем канале модуляция BPSK, пиковая скорость 5,8 Мбит/с.