Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 5: Systemy komórkowe.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 5: Systemy komórkowe."— Zapis prezentacji:

1 Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 5: Systemy komórkowe

2 Plan © dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie

3 Rozwiązania klasyczne Nadajnik o dużej mocy o zasięgu do kilkudziesięciu kilometrów Wady: –duża emitowana moc wymagająca odpowiedniej infrastruktury –duże rozmiary terminali wynikające z zapotrzebowania na moc potrzebną do połączeń z dużej odległości –szybsze zużywanie źródeł zasilania terminali –wpływ na zdrowie użytkowników –istotne skutki awarii – brak redundantności – całkowity przestój pracy systemu –ograniczone pasmo częstotliwości  nieduża liczba kanałów  mała pojemność systemu Zapotrzebowanie dużo większe niż kilku użytkowników na terenie miasta korzystających jednocześnie z systemu wymusiło prace nad nowymi rozwiązaniami © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 3

4 Mechanizm „frequency re-use” Nie można wykorzystać tych samych częstotliwości w dwóch nadajnikach o (częściowo) nakładającym się zasięgu: –zjawisko interferencji współkanałowych –w efekcie gorsza jakość lub niedostępność usługi Te same częstotliwości można wykorzystać w nadajnikach o niepokrywającym się zasięgu –nadajniki małej mocy –mniejszy zasięg –większa liczba nadajników –większa liczba obsługiwanych użytkowników Podział obszaru na mniejsze części zwane komórkami Problem doboru częstotliwości podobny do problemu kolorowania grafu © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 4

5 Wady architektury komórkowej Infrastruktura: –bardzo złożona –kosztowna budowa –kosztowne utrzymanie Problem z przemieszczającymi się użytkownikami Skomplikowana aktualizacja położenia użytkowników Szybko przemieszczający się użytkownicy szczególnie w komórkach o małych rozmiarach (centra dużych miast) – duża liczba przełączeń Konieczność zapewnienia mechanizmów gwarantujących ciągłość połączenia przy zmianie komórek © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 5

6 Strefy pokrycia radiowego Obszar wokół nadajnika radiowego można podzielić na trzy strefy: –dobrej słyszalności –zakłóceń dla innych systemów pracujących na tych samych częstotliwościach –pomijalnego sygnału Rozmiar i granice poszczególnych stref nie są ściśle zorganizowane i są raczej kwestią umowną –granicą strefy dobrej słyszalności jest graniczna wartość sygnału przy odpowiedniej jakości transmisji –granicę strefy zakłóceń wyznacza się eksperymentalnie badając wpływ zakłóceń na transmisję w sąsiednich komórkach (interferencje współkanałowe) © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 6

7 Rozmieszczenie stacji bazowych NieprawidłowePrawidłowe © 2014 dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 7 BTS1 BTS2

8 Rozmieszczenie stacji Konieczność zachowania ciągłości obszaru komórkowego pomiędzy stacjami pracującymi na tej samej częstotliwości Należy umieścić pomiędzy nimi co najmniej jeden nadajnik pracujący na innych częstotliwościach Efekt – uniknięcie interferencji współkanałowych i zapewnienie oczekiwanej jakości transmisji © 2014 dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 8

9 Wiązki kanałów częstotliwościowych Pasmo komórkowe – podzielone na kanały częstotliwościowe (FDMA) Kanały częstotliwościowe – często dzielone na szczeliny czasowe (TDMA) Kanały częstotliwościowe łączy się w wiązki: –jedna stacja bazowa może pracować na kilku częstotliwościach –wiązka składa się z częstotliwości położonych odpowiednio daleko od siebie – unikanie interferencji w ramach jednej stacji bazowej –tej samej wiązki można używać w różnych komórkach odpowiednio od siebie oddalonych © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 9

10 Grupy komórek Obszar działania systemu podzielony na sześciokątne obszary odpowiadające komórkom Komórki wykorzystujące te same wiązki kanałów oznaczono tym samym numerem a grupy komórek tym samym kolorem Parametr N oznaczający liczność grupy komórek –determinuje odległość pomiędzy komórkami korzystającymi z tej samej wiązki kanałów –dla dużej wartości N: wzrasta odległość między stacjami bazowymi stosującymi tę samą wiązkę przez co maleje prawdopodobieństwo wystąpienia interferencji maleje liczba kanałów częstotliwościowych przypadających ba jedną komórkę (stały iloczyn N i liczby kanałów) –prawidłowy dobór N jest wynikiem kompromisu i jedną z ważniejszych decyzji na etapie projektowania systemu © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 10

11 Pojemność systemu Definicja – sumaryczna liczba kanałów rozmownych przypadających na jednostkę powierzchni Rosnąca liczba abonentów wymusza ciągłe zwiększanie pojemności systemu Różne sposoby zwiększania pojemności systemu: –pożyczanie kanałów z sąsiednich komórek –przydział nowych częstotliwości –podział komórek na sektory –inne metody dostępu do medium –zmniejszanie wielkości komórek © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 11

12 Pożyczanie kanałów Statyczne – na etapie planowania Dynamiczne – zmiany następują w zależności od obciążenia poszczególnych elementów systemu © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 12

13 Zmniejszanie rozmiaru komórek Najczęściej stosowany sposób Możliwość wykorzystania tych samych częstotliwości na mniejszym obszarze © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 13

14 Pozostałe sposoby Przydział nowego pasma częstotliwości –bardzo rzadko –kosztowne –czasami niemożliwe Podział komórek na sektory –zamiast anten dookólnych stosuje się podział na sektory –w danym sektorze można wykorzystać wiązkę kanałów stosowaną w innym sektorze tej komórki Inne metody dostępu do medium –TDMA –CDMA © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 14

15 Wielkość komórki Parametr o elastycznym charakterze Według normy w systemie GSM zasięg komórki może sięgać 36 km W zależności od potrzeb stosuje się komórki o różnych rozmiarach: –kilometry – na słabo zaludnionych terenach wiejskich –setki metrów – na terenach podmiejskich –dziesiątki metrów – na gęsto zaludnionych terenach aglomeracji miejskich Podczas projektowania sieci istotne znaczenia mają pomiary bieżącego ruchu, czy też obserwacje kierunków rozbudowy terenów miejskich © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 15

16 Zmniejszanie komórek Zalety –większa pojemność systemu mniejsza zajętość systemu  pewniejszy dostęp większa liczba abonentów  teoretycznie możliwe obniżenie kosztów usługi –nadajniki o mniejszej mocy mniej pojemne źródła zasilania w urządzeniach mobilnych mniejsze rozmiary urządzeń mobilnych mniejsza moc fal  mniejszy wpływ na zdrowie © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 16

17 Zmniejszanie komórek Wady –większa liczba komórek potrzeba instalacji nowych BTS-ów wzrost nakładów na infrastrukturę wzrost kosztów użytkowania –wzrost częstości aktualizacji położenia szybkie przemieszczanie pomiędzy komórkami (są małe)  większa liczba komunikatów sygnalizacyjnych w strategii Inform niezbędna inwestychja w bardziej pojemne łącza © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 17

18 Systemy o architekturze komórkowej Najbardziej popularne GSM/UMTS/LTE –setki stacji bazowych –zjawiska roamingu i handoveru –złożone mechanizmy utrzymania i aktualizowania informacji pozycyjnej © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 18

19 Systemy o architekturze komórkowej - Mobitex wolna transmisja na odległość do kilkudziesięciu kilometrów stacje bazowe połączone z centralą sieć pakietowa (przed wysłaniem informacji do stacji bazowej następuje podział na pakiety) przesyłanie pomiędzy stacjami bazowymi odbywa się po stałym łączu algorytm ALOHA roaming usługi: –transmisja danych –możliwość tworzenia grup użytkowników –transmisja sygnału alarmowego –usługa „skrzynka pocztowa” © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 19

20 Systemy o architekturze komórkowej – Wi-Fi Punkty dostępowe Wi-Fi tworzą komórki Komórki mogą mieć rozmiar od kilku metrów do kilkunastu kilometrów Klient ma możliwość migracji Roaming © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 20

21 Systemy o architekturze komórkowej – Bluetooth Punkty dostępowe BT tworzą komórki Komórki mogą mieć rozmiar od 10 (pikokomórki obsługujące do 8 urządzeń) do 100 metrów Klient ma możliwość migracji Roaming © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 21

22 Systemy o architekturze komórkowej – Iridium 66 satelitów na niskich orbitach Satelity wyposażone w anteny wielowiązkowe (48 wiązek) – stanowią stacje bazowe komórek Pełne pokrycie na całej Ziemi do wysokości 160 km (możliwa łączność z samolotami) Problemy takie jak w innych systemach komórkowych Rozwój GSM zahamował rozwój systemu Iridium © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 22

23 Roaming Roaming polega na przechodzeniu terminala pomiędzy punktami dostępowymi lub stacjami bazowymi znajdującymi się na jego trasie ruchu W skrócie można powiedzieć, że terminal przerywa współpracę ze stacja, której sygnał słabnie i nawiązuje ze stacją o silniejszym sygnale Roaming krajowy polega na płynnej zmianie sieci operatora w tym samym kraju, pozwalający abonentom sieci A na używanie infrastruktury sieci B, tam gdzie jego operator nie może mu zapewnić dostępu do usług Roaming międzynarodowy polega na korzystaniu z infrastruktury operatora w innym kraju, z którym nasz macierzysty operator ma podpisaną umowę roamingowa. © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 23

24 Handover Przełączenie terminala użytkownika z jednej stacji bazowej do innej w czasie trwania polaczenia Wyróżnia się kilka rodzajów takiego przełączenia: –pomiędzy stacjami bazowymi – przy zmianie komórki (nawiązanie współpracy z nowa stacja bazowa) –pomiędzy sektorami w ramach jednej stacji bazowej – jest to związane ze zmiana kanału częstotliwościowego przy zmianie sektora –w ramach jednej stacji bazowej – przełączenie na inny kanał rozmówny, w celu polepszenia warunków transmisji. Warunki propagacji na różnych kanałach mogą się na tyle różnić, że następuje próba przełączenia © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 24

25 Mapa BTS-ów w okolicy Leszna © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 25

26 Mapa BTS-ów LTE w okolicy Leszna © 2014dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 26

27 Dziękuję za uwagę © 2014 dr inż. Marek Mika, PWSZ im. J.A. Komeńskiego w Lesznie 27


Pobierz ppt "Systemy mobilne dr inż. Marek Mika Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa im. Jana Amosa Komeńskiego w Lesznie Wykład 5: Systemy komórkowe."

Podobne prezentacje


Reklamy Google