Повышение потребительских качеств услуг телекоммуникаций на примере сотовой подвижной радиосвязи
18 мая 2005
Рубрика: Мобильная связь.
Автор: Махсум Махмудов.
pic

Рассмотрим подход повышения качества услуг и регулирования трафика в условиях ограниченных ресурсов на примере сетей подвижной радиосвязи. Для определенности будем считать ее сетью сотовой подвижной радиосвязи.
Качество доступа к услугам такой сети определяется загруженностью частотных каналов сектора базовой станции на территории, обслуживание которой в настоящий момент находится абонент. Целью регулирования является перераспределение трафика между соседними секторами сети для выравнивания качества обслуживания. В целом это может привести к увеличению суммарного трафика сети.

Регулирование трафика можно производить в основном двумя способами:

• производя расчеты с помощью математического моделирования зон обслуживания секторов базовых станций;
• производя пошаговое регулирование на реальной сети с последующей коррекцией параметров сети для получения требуемого результата.

Наиболее эффективным и с наименьшими последствиями для абонентов является метод математического моделирования сети.
Существует несколько разновидностей математических моделей зависимости уровня радиополя от расстояния, высот подвеса антенн, частоты и факторов застройки территории.
Для вычисления затухания радиополя МККР рекомендована следующая формула (Recommendations and Reports of the CCIR,1982, VolumV, Report 567-2):

PL=69.55+26.16log10fMHz-13.82log10h1-a(h2)+(44.9-6.55log10h1)log10dkm+S,
где,  PL=затухание радиополя (потери) в дБ;
fMHz=частота в мГц;
h1=высота подвеса антенны БС в метрах;
h2=высота антенны приемника в метрах;
a(h2)=(1.1log10fMHz-0.7)h2 — (1.56 log10fMHz-0.8)
dkm=расстояние в км;
S=30 — 25 log10BL, где 0<BL<51%.

Формула действует в предположении, что 15% площади застроено зданиями.
Затухание радиополя корректируется в зависимости от величины b>BL, равной проценту площади, застроенной зданиями, то есть создающей заметные по высоте неоднородности вдоль линии распространения
радиоволн. Формула дает значение затухания радиополя с точностью ±10 дБ.Основу радиосети сотовой связи составляют базовые станции (БС), связанные пучком каналов с коммутационной станцией сотовой сети. БС имеют приемники и передатчики, с помощью которых они взаимодействуют с приемниками и передатчиками сотовых радиотелефонов и создают разговорные радиоканалы связи. Поскольку радиоволны при своем распространении на расстояние между БС и радиотелефоном затухают по мощности сигнала, то для нормального обеспечения качества радиосвязи необходимо, чтобы уровни мощности радиосигнала на входе приемника соответствовали допустимому диапазону чувствительности приемников.
Зона действия соответствующей БС или качество связи определяется территорией покрытия полезным радиосигналом БС, на которой уровни мощности радиосигнала находятся в пределах чувствительности приемников и превышают уровни мощности радиосигналов от других БС.На границе обслуживания сектора БС1
величина уровня радиополя Pгр в заданной полярными координатами точке определяется мощностью передатчика сигнала P1
на входе секторной антенны и коэффициента усиления антенны С1с учетом ослабления из-за несовпадения направления на заданную точку и оси диаграммы направленности секторной антенны. Из суммы P1 и С1  вычитается ослабление сигнала PL на расстоянии R= dkm
от базовой станции БС1. Величина С1 является функцией от модуля разности азимутов A1гр направления на граничную точку и A1ант направления оси диаграммы направленности антенны, то есть С11(A1гр, A1ант).
Для двух соседних секторов БС1 и БС2, находящихся на расстоянии R12  с азимутом A12 направления от БС1 к БС2, граница раздела зон обслуживания и качество связи определяется равенством уровней поля от данных секторов на точках границы. Для нахождения пограничных точек секторов БС1 необходимо последовательно для каждого направления A1гр с заданным шагом его поворота решить относительно R1гр систему следующих трансцендентных уравнений:

pic

В качестве исходных данных задачи принимается некоторый план территориального разделения зон покрытия БС, в которых учитывается либо сложившееся соотношение качества обслуживаемой телефонной нагрузки (трафика), либо делается прогноз такого разделения, исходя из предположений о распределении плотности сотовых абонентов по обслуживаемой территории.
Например, если известна статистика распределения трафика по базовым станциям и расстояния от базовых станций до границы раздела зон обслуживания, то для коррекции распределения трафика можно в первом приближении определить новую проектируемую границу по соотношению известных площадей покрытия и значений трафика или следующему принципу:

pic

где, Y1 и Y2 — существующие значения трафика базовых станций БС1 и БС2;
y1и y2 — перераспределенные значения трафика базовых станций БС1 и БС2;
R1и R2 — существующие расстояния от базовых станций БС1 и БС2 до раздела;
R12 и R22 — новые расстояния от базовых станций БС1 и БС2 до раздела.

Для задания новых границ раздела между БС чаще всего физически регулируют значения качества работы БС или выходной мощности передатчиков секторов БС.
Для определения множества секторов, для которых необходимо производить
регулирование трафика, а также для оценки величины суммарного допустимого трафика сети необходимо решить задачу расчета допустимой монтированной емкости сегмента сети сотовой связи. Сложности возникают, когда сектора БС одного стандарта размещены достаточно компактно на некоторой территории, которая фактически является общей зоной обслуживания для всех абонентов на этой территории, например, на территории г.Ташкента. Трехсекторная БС на территории одного города или районного центра также становится единым сегментом взаимосвязанной сети.
В соответствии с определенной УзАСИ системой качественных показателей для сотовых сетей установлены ограничения не только по вероятности занятости радиоканалов трафика в ЧНН (2%), но и указана доля секторов БС на единых сегментах взаимосвязанной сети (90%), которые должны удовлетворять ограничениям по вероятности занятости радиоканалов трафика в ЧНН (2%).
В этом случае монтированная емкость сети на такой территории из-за неравномерности загрузки секторов БС ограничивается величиной загрузки самого перегруженного сектора в допустимой доле (90%) секторов сети.

pic

Как показывает анализ приращения трафика на секторах сети, постепенный рост численности абонентов приводит к росту трафика на секторах примерно пропорционально уровню достигнутого значения трафика. Учитывая данную закономерность, предлагается производить расчет монтированной емкости сегмента взаимосвязанной сети по следующему алгоритму:

1. Для каждого сектора k находится его собственная монтированная емкость, исходя из нормативной величины качества — вероятности занятости радиоканалов сектора (2%)
Ykмонт = Yk и коэффициент загрузки, равный отношению обслуженной нагрузки к монтированной
Kkзагр = Ykобсл / Ykмонт,
где для секторов БС в качестве Ykобсл принимается одно из найденных по статистике значений:
Ykобсл = Ykср или Ykобсл = Ykmax.

Рекомендуется выбирать максимальные значения по качеству, поскольку они
сбалансированно отражают ситуации перегрузки сети.

2. Задается целочисленная величина V допустимого числа «плохих» секторов, то есть не удовлетворяющих ограничения по норме потерь на радиоканалах сектора. Величина V не должна превышать 10% от числа всех секторов данного сегмента сети. Очевидно, что если число секторов сети меньше 10, то V=0.

3. Сектора сортируются в порядке убывания величин Kkзагр.

4. Задается предельная величина вероятности потерь на «плохих» секторах Рпред. При проведении расчетов не рекомендуется задавать эту величину большей, чем 0.15 (15%), поскольку при больших значениях качество связи в ЧНН будет недопустимо плохим.

5. Если величина V>0, то для сектора k=1 определяется Ykмонт1 для вероятности потерь, равной Рпред. и коэффициент предельной загрузки, равный отношению обслуженной нагрузки к предельной Kkзагр1
= Ykобсл / Ykмонт1
.

6. Находится большее из двух значений коэффициентов загрузки для сектора k=V+1 и Kkзагр1
Kзагр= MAX {K(V+1)загр, Kkзагр1}.
Если это значение меньше 1, то значит, все сектора еще имеют резерв по пропорциональному увеличению качества обслуженной нагрузки в 1/Kзагрраз за счет прироста абонентской емкости сети.
Если значение Kзагр больше 1, то наращивать емкость сети уже нельзя, и для сохранения существующего уровня загрузки сети в дальнейших расчетах Kзагр приравнивается к 1.

7. Величины обслуженного трафика Ykобсл секторов делятся на найденный в п.2 максимальный коэффициент Kзагр для получения расчетного значения монтированной емкости секторов YkмонтР.

8. Величина монтируемой емкости сети YмонтС получается суммированием расчетных значений монтированной емкости YkмонтР всех секторов сети

pic

Таким образом, регулирование для повышения качества работы сети и трафика может обеспечить рост численности абонентского трафика на всех секторах сети при удовлетворении требований по потерям вызова из-за занятости радиоканалов в секторе и ограничения по числу «плохих» секторов.

Orphus system
Подписывайтесь на канал infoCOM.UZ в Telegram, чтобы первыми узнавать об ИКТ новостях Узбекистана
В Telegram
В WhatsApp
В Одноклассники
ВКонтакте