АТБАСАР СТАНЦИЯСЫНДАҒЫ СЫМСЫЗ АБОНЕНТТІК БАЙЛАНЫСТЫҢ ЖОБАСЫН ҰЙЫМДАСТЫРУ

Узнать стоимость написания работы

М.Тынышпаев атындағы көлік және коммуникация академиясы

ХХХ

АТБАСАР СТАНЦИЯСЫНДАҒЫ СЫМСЫЗ

АБОНЕНТТІК БАЙЛАНЫСТЫҢ ЖОБАСЫН ҰЙЫМДАСТЫРУ

6В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар

Жетекшісі:

Алматы, 2017

МАЗМҰНЫ

Кіріспе

1.

Қорытынды

Қолданылған әдебиет тізімі

Қосымша 1

Қосымша 2

Қосымша 3

КІРІСПЕ

Дипломдық жұмыстың тақырыбы Атбасар (ст.) станциясы мысалындағы сымсыз абоненттік байланыстың жобаландыруы болып табылады. Абоненттік байланыс жобасын әзірлеуде WiMAX IEEE 802.16e стандартты базаның негізінде құрылған технологияны қолданатын боламыз.

Жалпы, сымсыз байланыс дәстүрлі сымды желілермен салыстырғанда үлкен артықшылықтарға ие, олардың бастылары мыналар:

- Қарапайымдылығын өрестету;

- Желі сәулетінің икемділігі, бұл әсіресе мобильді қолданушылардың іске қосу, орын ауыстыру және өшіру кезіндегі айтарлық уақыт жоғалтпай желінің топологиясының динамикалық өзгерістеріне мүмкіндік береді.

- Желіні құрыуы кезіндегі уақытқа қатаң талаптарға сын беретін жобалау мен іске асыру жылдамдығы;

- Сымсыз желі кабель таратуды қажет етпейді.

Бұл артықшылықтар заманауи телекоммуникация желісінің қолданушыларына ғана емес, сондай-ақ сымды және сымсыз байланыс операторлары үшін де аталмыш тақырыптың өзектілігіне маңызды негіз болады.

Деректерді табыстаудың сымсыз байланыс желісі пайда болғанынан бері едәуір уақыт өтті. Тіпті соңғы 15-20 жылда қарқынды дамығаны соншалықты, телекоммуникация индустриясының дамуындағы басты бағыттардың біріне айналды.

«WiMAX» атауын 2001 жылдың шілдесінде кеңжолақты сымсыз байланысты дамыту мақсатымен ашылған WiMAX Forum ұйымы берді.

Бүгінде WiMAX технологиясы сымсыз байланыс технологиясының қарапайым жетістіктерімен қатар (Wi-Fi секілді) заманауи 3- және 4-буын ұялы желілік технологияларын қамтиды. WiMAX заманауи сымсыз байланыстың ұйымдастыруында айтарлықтар артықшылықтарға ие.

Аталған желінің каналдарды өткізу қабілеті сымды технологиялардан еш қалыспайды.Радиотолқындарды тарату шалғайлығы үйреншікті Wi-Fi желілерін басып озады, бұл өз ретінде қала аумағындағы кеңауқымдыты желілерді ұйымдастыруға мүмкіндік береді.

WiMAX технологиясының басты артықшылығы болып оның қызмет көрсетуді тек тұрақты қолданушыларға ғана емес, үнемі жол жүруге мәжбүр болған қолданушыларға да ұсына алатындығы табылады. Мобильдік – абонентке жайлылық беретін маңызды факторлардыі бірі.

Дипломдық жұмыстың мақсаты – Атбасар ст. аумағындағы Интернетке кеңжолақты байланыс желісінің ұйымдастырылуы. Аталған желінің жобалануы барысында абоненттерді сапалы қызметтермен қамтамасыз етуге арналған барлық факторларды қарастырып талдау қажет.

Бүгінгі күнде Интернет қызметінің қолданушылар үшін басты белгісі оның жоғарғы жылдамдығы мен қолжетімді бағасымен өлшенеді.

Жоғарыда аталған талаптарды негізге ала отырып, каналдардың өткізгіштік қабілетін максималділікке жеткізу мен Атбасар ст. аумағын толық радиоқамтуды ескерумен қатар, радиотолқындардың таралуының шалғайлық есебін жүргізіп алу қажет.

Сонымен жұмыстың басты міндеттерін айқындайық:

1) Сымсыз байланыс технологияларыы мен жобалаудың техникалық мүмкіндіктеріне шолу жасау;

2) Атбасар ст. сымсыз байланыс жүйесінің жобалануы;

3) Жобаланатын аумақтың радиоқамтылуының есебін жүргізу.

1 ХХХ

1.1 Кеңжолақты сымсыз байланысты технологияларына шолу

Сымсыз байланысты технологияларды таңдап шолу жасауға кіріспестен бұрын, байланыс желілерінің нені білдіретіндігін анықтап алу керек.

Бүгінгі күні кеңжолақты деректер таратудың технологиялары телекоммуникацияның қарқынды дамып келе жатқан секторына кіреді. КСБ-ды тарату ортасына қарай сымсыз және сымды етіп екіге бөледі. Бірінші жағайда магистраль мен абоненттік байланысты қосқанда КСБ желісінің барлық аумақтарында бағыттаушы жүйелер қолданылады: оптикалық талшықты кабель (ОТ), симметриялы кабельдер (СК), коаксиальді кабельдер (КК), сондай-ақ төменвольтты электрожелі өткізгіштері (мысалы, Power Line Communication технологиясы - PLC). Сымсыз КСБ-да жүйе фрагменттерін жалғау үшін радио- және микротолқынды жиіліктер ауқымын қолданылады. Оның ішінде тіркелген (стационарлы) жерүсті сымсыз байланыс, мобильді жерүсті сымсыз байланыс пен жерсеріктік байланыс ерекше көрсетіледі.

Байланыс желілері қайтадан құрылуы тиіс не болмаса қолда бар ресурстарды қолдану керек. [1]. Көліктік желіні оператор қалағанындай құра білсе, заманауи революцияшыл шарттарда байланыс желісін қолынан келгенінше құруға мәжбүр.

Сымды телефонды желі болса – сымдарды қолдану қажет (xDSL). Сымдар болмаған жағдайда – қолданушыға дейін талшықтарды жүргізуге болады. (FTTx). Ал егер талшықтарды жүргізу мүмкіндігі болмаса – радиобайланысты қолдануға болады (Wi-Fi, WiMAX, WLL және т.б.). Радиобайланыстың негізгі станциясын орналастыруға мүмкіндік болмаса – ұялы байланыстың ресурстарын қолдануға болады (GPRS). Жоғарыда жазылғандардан түсінгенімізше, байланыс технологиялары облысындағы техникалық шешімдер көліктік желі технологияларынан әлдеқайда асып түседі.

Стандарт технологиясы WiMAX 802.16. WiMAX (Worldwide Interoperatibility for Microwave Access) – деректерді таратудың жоғарғыжылдамдықты сымсыз технологиясы, бүгінде кеңжолақты абоненттік байланыспен қамтамасыз ету әдісі ретінде кең таралған.

Бұл технология IEEE 802.16 стандартына негізделген, басқаша Wireless MAN деп те атайды (WiMAX-ты жаргон атау ретінде есептеу қабылданған, себебі ол технология емес, Wireless MAN-ның келісілген форумының атауы).

«WiMAX» атауын 2001 жылдың шілдесінде кеңжолақты сымсыз байланысты дамыту мақсатымен ашылған WiMAX Forum ұйымы берді. WiMAX-қа форумның берген сипаттамасы бойынша, ол – «желіні жоғарыжылдамдықты сымсыз байланыспен қамтамасыз ететін стандартқа негізделген технология, DSL мен альтернативті ерекшеленген желінің баламасы». Шекті жылдамдығы – ұяшыққа 1 Гбит/сек [4].

WiMAX технологиясы келесі міндеттерді шешуге көмектеседі:

- Wi-Fi байланыс нүктелерінің бір-бірімен және Интернеттің басқа элементтерімен сымсыз жалғануы;

- DSL мен ерекшеленген желілерге балама ретінде кеңжолақты сымсыз Интернет байланысымен қамтамасыз ету;

- Деректер тарату мен телекоммуникация қызметтерді жоғарыжылдамдықпен ұсыну;

- Географиялық орналасуын анықтауы қажет емес байланыс нүктелерін құру;

- SCADA жүйесінде орын алғаны іспетті шалғайдан мониторинг жүйелерін құру (жүйелік мониторинг).

WiMAX заманауи Wi-Fi желілеріне қарағанда жоғарыжылдамдықты әрі кеңауқымды Интернетпен байланыс құруда көмегін береді.

Бұл технологияны «магистральді каналдар» ретінде қолдануға мүмкіндік береді, оның жалғасы ретінде дәстүрлі DSL- мен ерекшеленген, сондай-ақ жергілікті желілері алға шығады. Нәтижесінде бұл әдіс елді мекен (қала, ауыл, кент) шекарасында ауқымды жоғарғыжылдамдықты жүйелер құруға оңтайлы болып келеді. [4].

WiMAX-тың тіркелген және ұялы нұсқалары.

WiMAX өте көп артықшылықтарға ие болғанымен, нұсқалары бір бірінен ерекшеленеді. Стандарт жасаушылар WiMAX-тың әрі тіркелген әрі ұялы нұсқаларына оңтайлы шешімдер табуға тырысты, дегенмен барлық талаптарды қанағаттандырып, бір жақтауға сыйдыра алмады. Негізгі талаптар қатары бір-бірімен сәйкес келсе де, технологиялардың түрлі нарықтық тауашасына көзделуі стандарттың екі бөлек нұсқаларының туындауына алып келді (нақтырақ айтқанда, оларды екі түрлі стандарттар деп есептеуге болады). WiMAX сертификациясының әрқайсысы өзіндік жұмыс жиілігі диапазонын, өткізгіш жолағының ауқымын, сәулелену қуатын, тарату мен қол жетімділік әдістерін, сигналдың модуляциясы мен кодтау тәсілдерін, жиіліктерді екі қайтара қолдану принциптері мен басқа көрсеткіштерді анықтайды. Сондықтан да IEEE 802.16e мен IEEE 802.16d сияқты екі түрлі стандарт нұсқаларына негізделген WiMAX-жүйелері толығымен үйлесімсіз.

Әрі қарай WiMAX технологиялары стандарттарының әрқайсысын жеке-жеке қарастырайық.

802.16-2004 (802.16d, тіркелген WiMAX және WiMAXpre ретінде де белгілі).

Cертификациясы 2004 жылы бекітілген. Ортогонал жиілікті мультиплекстеу (OFDM) қолданылады, тіке көрінімділігі бар не жоқ аймақтарда тіркелген байланыс қолдауы болады. Абоненттік құрылғылар ішке не сыртқа орналастырылған модемдер болып табылады, PCMCIA-карталары ноутбуктар үшін (чипсет). Көптеген елдерде бұл технологияларға 3,5 және 5 ГГц диапазондары тағайындалған. WiMAX Forum мәліметтері бойынша, тіркелген нұсқалардың шамамен 175-і енгізілген. Жүздеген сарапшылардың көзқарасы бойынша, ол нұсқаларды сымды кеңжолақты DSL байланысына бәсекелес немесе толықтырушы технология көреді.

802.16-2005 (802.16е және ұялы WiMAX ретінде де белгілі).

Cертификациясы 2005 жылы бекітілген. Бұл - тіркелген байланыс технологияларының жаңа даму әдістері (802.16d). Ұялы қолданушыларды қолдауға оптимизацияланған бұл нұсқа idlemode, хэндовер және роуминг сынды функцияларды қолдайды.

Ауқымды OFDM-байланыс қолданылады, тіке көрінімділігі бар не жоқ аймақтарда қолжетімді. Mobile WiMAX желілері үшін жоспарлы жиілік диапозондары келесі: 2,3-2,5; 2,5-2,7; 3,4-3,8 ГГц. Әлемде бірқатар сыни жобалар ұсынылған, олардың қатарында Ресей алғаш болып «Скартел» желісін іске қосты. Қазақстанда FlyNet (flynet.kz) жобасы жұмыс істейді. 802.16e бәсекелестері – барлық 3- және 4-буын ұялы технологиялары (EV-DO, HSDPA, LTE, 4G).

Екі технологияның басты айырмашылығы болып тіркелген WiMAX-тың «тұрақты» абоненттерге қызмет көрсетіп, ұялының жұмысы 160 км/сағ жылдамдығымен қозғалатын қолданушыларға бағытталғаны саналады. Бұл өз кезегінде қазіргі таңда Интернет қолданушылар үшін жайлылық береді.

Ұялылық абоненттің орын ауыстыруы кезінде роуминг функцияларының болғандығы мен негізгі хэнжовер станцияларының арасында «тігіссіз» байланыс орнатуды білдіреді. Жеке алғанда ұялы WiMAX сондай-ақ тіркелген қолданушыларға қызмет етуге де қолданылады. [1].

Сымсыз кеңжолақты байланыс (СКБ).

Телекоммуникация компанияларының басым көпшілігі WiMAX-ты қолдану жоғарғыжылдамдықты байланысты қамтамасыз ететіне үлкен үміт артып отыр. Оның себептері де баршылық.

Біріншіден, 802.16 стандартының технологиясы DSL сияқты сымды технологиялармен салыстырғанда жаңа клиенттерге кеңжолақты қолжетімділік берумен қатар, жаңа территорияларды қамту мен қызметтер спектрін кеңейтуде үлесі зор. Онымен қоймай, экономикалық қолайлылық жағдайын жасайды.

Екіншіден, сымсыз технологиялар дәстүрлі сымды каналдарға қарағанда қолданыста оңай келеді. WiMAX және Wi-Fi желілері орнатылуы оңай, керек жағайда жеңіл масштабталады.

Бұл фактор ауқымды желіні қысқа уақытта орналастыру керек болған кезде әсіресе пайдасы тиеді. Мысалы, WiMAX 2004 жылдың желтоқсанында Индонезияда болған цунамиден зардап шегушілерді желімен қамтамасыз ету үшін қолданылған. Сол уақытта жағалаудағы қолда бар телекоммуникация инфраструктурасы істен шығып, түгел аумақ үшін жедел қалпына келтіруге мұқтаж болды.

Қорыта келе, аталған барлық артықшылықтар кәсіби құрылымдар мен жеке тұлғалар үшін жоғарғыжылдамдықтағы Интернет байланыс қызметтерінің бағасын төмендетуге мүмкіндік береді. [1-3.5].

1.2 Wi-Fi мен WiMAX технологияларын ерекшелейтін сипаттамалар

Wi-Fi мен WiMAX заманауи дерек тарату технологиялары жиі салыстырылады. Екі технологияның атауы ұқсайтыны мен WiMAX соңғы пайда болғанына қарамастан, WiMAX-ты Wi-Fi-дың жаңаланған моделі санайды, алайда ол қате тұжырым. Wi-Fi является технологией, в основном предназначена для организации широкополосной связи вне помещений и для организации крупномасштабных сетей. WiMAX қалалық есептеуші желі ретінде құрастырылған. (MAN).

Аталған технологиялар арасындағы айырмашылықтарды қарастырайық (кесте 1.1). WiMAX байланыс сапасы Wi-Fi желісінен әлдеқайда жоғары. Мәселен, Wi-Fi желісіне қосылған бірқатар қолданушы байланыс каналы үшін «күреседі». WiMAX технологиясы өз кезегінде әрбір қолданушыға тұрақты байланыспен қамтамасыз етеді.

Кесте 1.1 – сымсыз байланыс стандарттарының салыстырмалы кестесі

Технология

Стандарт

Исп-ние

Өткізгіштік қасиеті

Қозғалыс радиусы

Жиіліктер

1

2

3

4

5

6

7

1

ИК байланыс линиясы

IrDa

WPAN

16 Мбит/c дейін

50 см дейін

2

ZigBee

802.15. 4

WPAN

250

Кбит/c дейін

100

метрге дейін

2,4 ГГц

3

UWB

802.15.3a

WPAN

110-480

Мбит/c

10 метрге дейін

7,5 ГГц

4

Bluetooth v1.1

802.15.1

WPAN

1Мбит/c дейін

10 метрге дейін

2,4 ГГц

5

Bluetooth v2.0

802.15.2

WPAN

2 Мбит/c дейін

100

метрге дейін

2,4 ГГц

6

Bluetooth v3.0

802.11

WPAN

3-24 Мбит/c

100 метрге дейін

2,4 ГГц

1

2

3

4

5

6

7

7

Wi-Fi

802.11a

WLAN

54

Мбит/c дейін

100 метрге дейін

5 ГГц

8

Wi-Fi

802.11b

WLAN

11

Мбит/c дейін

100

метрге дейін

2,4 ГГц

9

Wi-Fi

802.11g

WLAN

54

Мбит/c дейін

100 метрге дейін

2,4 ГГц

10

WiMax

802.16d

WMAN

75

Мбит/c дейін

25-80 км

2-11

ГГц

11

WiMax

802.16e

WMAN

40

Мбит/c дейін

1-5 км

-6 ГГц

WiMAX технологиясы бойынша салынған алгоритм, пайдаланушылар санын бір кіру нүктесі үшін шектеу орнатады. WiMAX базалық станциясы, өзінің потенциалына барынша жақын болған кезде, ол автоматты түрде келесі негізгі стансасына «шамадан тыс» пайдаланушыларды жібереді.

Бірақ WiMAX әлі қалыптасу барысында және коммерциялық пайда үшiн осы инфрақұрылымын дамытуға қомақты инвестиция қажет болады. Wi-Fi қазірдің өзінде өзін-өзі жеткілікті қамтыған жүйесі болып табылады және Wi-Fi желілерін жылдам өрістету кезінде ешқандай проблемалар жоқ.

Ауданы үлкен кәсіпорындар Wi-Fi желілерін орнату кезінде қажет қайталаушыларды және маршрутизаторларды көп сатып алуын болдырмау үшін, WiMAX – қа көшкілері келуі мүмкін.

Wi-Fi бұл байланыс желісіне қол жеткізуді қамтамасыз ету үшін лицензияланбаған жиілік диапазонын жұмсайтын және әдетте, ондаған метр қамтитын, қысқа әрекет ететін байланыс жүйесі болып табылады. Әдетте, Wi-Fi қолданушылармен өз жергілікті желісіне кіруге пайдаланылады және Интернет желісіне қосылмаған болуы мүмкін. Егер, WiMAX-ты ұялы телефонның байланысымен салыстыруға болатын болса, онда Wi-Fi стационарлық сымсыз телефон секілді.

Wi-MAX пен Wi-Fi мүлдем басқаша Quality of Service(QoS) механизмі бар. Wi-MAX базалық станция және абоненттік құрылғы арасындағы байланыстарды құру негізіндегі механизмді пайдаланады. Әрбір байланыс арнайы жоспарлау алгоритміне негізделген, ол QOS параметрін әр байланысқа қосылыуна кепілдік береді.

Wi-Fi, өз кезегінде Ethernet –те пайдаланылатын QoS механизміне ұқсас механизмді қолданады, онда пакеттер түрлі басымдықтарын алады.Бұл тәсіл әр байланыс үшін бірдей QoS болатынына кепілдік бермейді.

Енді МАС- деңгейін қарастырамыз.

IEEE 802.16 стандартының физикалық деңгейі БС және АС арасындағы мәліметтер ағынын тікелей жеткізуді қамтамасыз етеді. Осы деректер құрылымын қалыптастырумен байланысты барлық міндеттер, сондай-ақ жүйенің басқару операциясы MAC(Medium Access Control)- деңгейде шешіледі.

IEEE 802.16 стандартының жабдығы түрлі қызметтер (қызмет көрсету) үшін көліктік ортаны қалыптастырады.

IEEE 802.16 шешілетін бірінші мәселе, - бұл жоғары деңгейдегі әр түрлі қызметтерге қолдау көрсету механизмі болып табылады. Стандартты әзірлеушілер физикалық арнаның ерекшелікеріне қарамастан, барлық бағдарламалар үшін MAC-деңгейінің бірдей хаттамасын құруға ұмтылды (1.1-сурет). Бұл қалалық желі арқылы терминалдар байланысының соңғы пайдаланушы деректернің берілуін айтарлықтай жеңілдетеді.

Түрлі WMAN фрагменттерінде физикалық беріліс ортасы әртүрлі болуы мүмкін, бірақ деректер құрылымы бірдей.Бір арнада түпкі пайдаланушылардың саны көп, түрлі жүздеген терминалдар жұмыс істей алады(бір уақытта емес).

Осы падаланушыларға түрлі қызметтер(бағдарламалар) қажет:

- уақытша бөлінген дауыс пен мәліметтер аудару;

- IP хаттамасының байланысы;

- IP арқылы сөйлеудің пакеттік жіберілуі(VoIP) және т.б.

IEEE 802.16 желісінде жұмыс істеу кезінде, қызметтің сапасы (QoS) әрбір жеке қызмет көрсеті үшін өзгермеуі керек. MAC-деңгейінің алгоритмдері мен қолжетімділк механизмдері осы барлық мәселелерді шешуі керек.

IEEE 802.16 MAC-деңгейінің құрылымы үш деңгейшеге бөлінген (1.1-сурет):

- СS (Convergence Sublayer) қызметін түрлендіру деңгейшесі;

Подуровень конвергенции - Упаковка PDU для нижестоящего уровня - Распаковка PDU для вышестоящего уровня

Общая часть МАС - Ввод и подавление заголовков - Режим запроса повторной передачи - Фрагментация - Установление соединения/разъединения - Управление качеством (QoS) - Многопользовательские услуги - Соединение/разъединение с сетью - Управление предоставляемой полосой частот

Подуровень безопасности - Поддержка режима шифрации (AES-CCM) - Обмен данными о переходе к шифрации - Обмен ключом авторизации - Взаимная аутентификация

1,2-сурет. MAC деңгейінің негізгі операциялары

MAC тақырыбының екі форматы анықталған. Біріншісі - негізгі MAC, MAC PDU-дан әрбір протоколды блок деңгейі басталад және де ол xабарларды басқару MAC немесе CS мәліметтерден тұрады. Екіншісі - ол қосымша өткізу қабілеттілігін сұрау бөлігі. Жалпы тақырыпты өткізу өрісі бар пакетте қолданады. MAC-тың негізгі форматы 1.3 суретте көрсетілген.


1,3-сурет. MAC тақырыпшасының негізгі мақсаты


Егерде, AC BC-дан келе жатқан арнының өткізу жолағының бөлуін немесе еселеуін сұраса, сұрау жолағын қолданамыз. Сонымен қатар тақырыпшада өткізу жолағының мөлшерін және CID-ті көрсетеді.
Сұрау жолағынан кейін өткізу өрісі жойылады. MAC- тің негізгі өткізу өрісі 1.2 кестеде көрсетілген.
Деректер өрісі MAC тақырыпшаларынан тұруы мүмкін,

- Фрагменттерді қолданамыз, егерде жоғарғы деңгейдегі пакет PDU-дің бірнеше бөліктеріне бөлінсе;

- Арнаны басқару үшін – абоненттік станциялар пайдаоанылады, олар базалық станцияға өткізу қабілеттілігін басқару қажеттілігін хабарлайды;

- Кеңейтілген тақырыпшаның бір MAC PDU пакетінде бірнеше қосалқы тақыраптар болуы мүмкін.

- Mesh-ті Mesh желілерінде қолданады.

1,2-сурет. MAC тақырыпшаның негізгі ауданы.

Поле

Длина, бит

Описание

HT

1

Указатель типа заголовка HT=0 - заголовок общего типа HT=1 - заголовок запроса пропускной способности

EC

1

Признак шифрования поля данных. EC=0 - содержимое поля данных не шифруется EC=1 - содержимое поля данных шифруется

Type

6

Тип поля данных

ESF

1

Указатель наличия расширенного подзаголовка

CI

1

Признак наличия контрольной суммы CRC. CI=0 - контрольная сумма отсутствует CI=1 - контрольная сумма CRC содержится в пакете

EKS

2

Индекс ключа шифрования

Rsv

1

Rsv=0 - не используется

LEN

11

Длина в байтах пакета MAC PDU, включая МАС заголовок и контрольную сумму CRC, если она присутствует

CID

16

Идентификатор соединения

HCS

8

Контрольная сумма заголовка

Тақырыпшалар негізні MAC тақырыбынан кейін орналасады.

Хабарларды басқару – бұл IEEE 802.16 системасының негізгі механизмі. Пакеттер профильін сипаттау, кірісті басқару, шифрлау тетіктерінің сипаттамасы, жұмыс жүйесінің динамикалық өзгеруі және т.б. – бақылау функцияларының барлығын, өтінішті және ол өтінішті қабылдау хабарларды бақылаушыдан өтеді. БС үшін өткізу қабілеттілігі эпизодты және жоспарлы болуы мүмкін.Бірінщі жағдайда абоненттік станциялар конкурстық негізде арнайы арнаның аралығын оларға берілетін сұрау тақырыбындағы тұпатын пакеттер жүзеге асырады.

Жоспарлаған рәсім бойынша жолақтарда арнаның артуы сұхбат деп аталады. БС АС-дан өткізу жолағының көбею қажеттілігін сұрайды.Іс жүзінде бұл базалық станция нақты АС (АЖ)-кежолақтарды пайдалануға беру/өзгерту туралы сұратуды табыстау үшін интервалдыұсынатындығын білдіреді, яғни айтқанда, жолақтарға сұрату салғанда бәсеке алгоритмін пайдаланбайды.

Сауалнама «нақты уақытта» жүзеге асырылуы мүмкін: интервалдар АС (АЖ)-ке оның қолжетімділік талаптарын өзгертуге қажеттілігі туындаған кезеңде ұсынылады (мысалы, әрбір кадрда). Сауалнаманың басқа түрі – «нақты уақыттан» тыс. Мұндай жағдайда, БСАС-ке сұрату интервалын мерзімді ұсынады, бірақ бұл кезең едәуір көп.

Пакеттерінің мерзімділігі және мөлшері белгіленген қосымшалар үшін (мысалы, Е1 бойынша телефонияда), UGS (Unsolicited grant Service) талап етпейтін арнаға қол жеткізу механизмі қарастырылған. Бұл жағдайда БСберілген кезеңімен АС-ке деректерді табыстау үшін, деректер ағынының жылдамдығына сәйкес келетін мөлшері тиянақталған интервалдарды ұсынады.

Егер АС жұмысы барысында қол жеткізу талаптарына өзгерістер енгізу қажет болса, ол бұл өзгертулердіарнаны ұсына отырып арнайы МАС-басқарма тақырыпшасы арқылы іске асырады. Бұл тақырыпшада «меннен сұра» жалаушасы бар, оны орнату жолымен АС БС-тен жаңа жолақша үшін интервал сұратады. Аталмыш тақырыпшада деректердің (slip) жоғалуына алып келетін, АС таратқыштың шығыс буферінің толып кету индикациясының арнайы биті бар болуы табиғи. БС бұл дабылдың пайда болуына отреагировать мүмкін, мысалға айтқанда АС деректері үшін жолақшаларды ұлғайтады.

802.16 стандартында пайдаланылатын технологиялар, радиоарналарды тиісті түрде басқаруды талап етеді, әсіресе, нақты абоненттің жеке ерекшелігіне байланысты табыстаудың физикалық деңгейінің сипаттамаларын және оның өткізу қабілетіндегі қажеттілігін басқаруды талап етеді.RLC (Radio Link Control) радиоарнасын басқару деңгейі осы мүмкіндіктермен қоса сәулешығару қуатын басқарудың дәстүрлі функцияларында қамтамасыз етеді [2].

1.3 Атбасар ст-ң геотехникалық жай-күйіне негізделген міндеттер қойылымы.

Бұл жұмыстың мақсатын тиімді шешу үшін WIMAX стандарт негізінде технология таңдалған. Бұл технология бүгінгі таңда өте перспективті болып есептеледі. Атбасар станциясының көрінісін мысал етіп WIMAX желісін жобалау барысында келесі тапсырмалар шешімдерін табады:

- WIMAX технологиясына шолу жасалды, бұл технологияны басқа кеңжолақты қол жеткізу технологияларынан айырып тұратын белгілеріне шолу жасалды;

- WIMAX негізінде желілерді құру кезінде пайдаланылатын негізгі қағидалар қаралды;

- Атбасар станциясында WIMAX желісін құру кезінде қолданылған жабдықтар сипатталды.

WIMAX желісінде радиосигналды таратуды бағалау тәсілдемесін талдау кезінде жердің (жер бедерінің) қатты ойлы-қырлы жағдайында және станция құрылысын әр түрлі тығыздықта салу жағдайында радиосигналды тарату факторлары ескерілетін болады. БС қабылдау-таратуша антенналарының әрекеттерінің ең көп радиусының есептеуі жүзеге асырылады. Байланыс желісін бағалау кезінде,абоненттерді мультимедиа және жоғары жылдамдықта деректерді табыстау, сондай-ақ зерттелетін аудан аумағының барлық алаңын қамту қызметтеріне қажеттерін қанағаттандыру үшін қанша базалық станцияларға ие болу керек екендігі анықталады.

1.4 суретте еліміздің солтүстігінде орналасқан Атбасар станциясының орналасу сұлбасы берілген.

1.4 сурет – Атбасар станциясының ҚР темір жолы картасындағы орналасуы

Атбасар – жоғары салмақтағы жүк пойыздарын қабылдай алатын теміржол станциясы.

Станция төмендегі жолушылар және жүк операцияларын жүзеге асырады:

- Қала төңірегіндегі қатынас және жергілікті пойыздарға жолаушыларды отырғызу/түсіру;

- Станцияның ашық алаңында сақтауға рұқсат етілетін жүктерді қабылдау және оларды вагондап тасымалдауға беру;

- Тек қана кірме жолда және жалпы пайдалануға болмайтын орындарда бүтін вагондарға жүктелетін жүктерді, вагондап және ұсақ тиеліммен қабылдау және беру.

- Станцияда брутто салмағы 3 және 5 тонналық әмбебап көлік контейнерлердегі жүктерді қабылдау және беру;

- Станцияда брутто салмағы 20 тонналық әмбебап көлік контейнерлердегі жүктерді қабылдау және беру.

2,1-сурет. WiMAX архитектурасы

2,1-суретте белгіленгендер:

SS/MS - Subscriber Station/Mobile Station;

BS - Base Station, базовая станция, часть ASN;

R1 - физический интерфейс пользователя;

R2 - виртуальный (логический) интерфейс пользователя;

R3, R6 – внутренние служебные интерфейсы сети;

ASN - Access Service Network — сеть доступа;

ASN-GW - ASN Gateway, шлюз, часть ASN;

CSN - Connectivity Service Network;

HA - Home Agent, часть CSN;

PF - Policy Function, часть CSN;

NAP - Network Access Provider:

NSP – Network Service Provider:

ASN-нің ішкі жүйесін сипаттайық. ASN – бұл желілік элементтердің жиынтығы, желінің абоненттерін WIMAX –қа қосылуын ұйымдастыру үшін арналған.

ASN мынадай негізгі функцияларды атқарады:

- радиобайланыс желісі арқылы абоненттердің желіге қосылуын;

- аутентификация, авторизация және байланыс аккаутингі (Authentication, Authorization, Accounting) функцияларын қамтамасыз ету үшін CSN және абоненттік құрылғы арасында AAA- хабарын жіберу;

- радиоресурстарды басқару;

- пейджинг, т.б. кіріс қосулары кезінде абоненттерді іздеу;

- абоненттердің ұтқырлығы ( хендоверлерді басқару);

- ASN-CSN желілерінің арасын туннелдеу.

ASN желісі негізгі 2 элементтен тұрады, олар:

-BS (Base Station) – базалық станция. Оның негізгі қызметтері радиобайланысты орнату, қолдау және ажырату. Сонымен қатар сигнализацияны (дабыл) өңдеу және ресурстарды абоненттер арасында бөлу.

-ASN Gateway – ол трафиктерді біріктіру үшін және базалық станциялардың дабыл хабарламаларынан және олардың CSN желісіне жіберуін қамтамасыз етеді. Бір ASN-де бірнеше ASN Gateway болуы мүмкін.Сонымен қатар жүктемені теңгеру үшін әртүрлі ASN Gateway-ге бірдей базалық станциялар (BS) қосылуы мүмкін. ASN Gateway – бұл, негізінен байланыс желісінің жүктемесінің агрегаторы.

Mobile WIMAX желісінің ажырамас элементі – абоненттік құрылғы болып табылады.Осы құрылғының орнына орнатылған немесе ішкі адаптері бар КПК, ноутбук/стационарлы (қозғалмайтын) компьютерлерді қолданса болады.[4].

Енді CSN жүйесін сипаттайық. WIMAX Forum CSN сипаттамаларына сәйкес олардың абоненттерінің желіге қосылу функциялары анықталады.

CSN-нің негізгі функциялары:

- Желіні тұтынушылар арасында адрес және парамеирлерді бөлу;

- Интернет желісіне қол жеткізу;

- AAA функциясы;

- Пайдаланушы профильдерге негізделіп, желіге қол жеткізуін қадағалау;

- ASN және CSN желілер арасын туннелдеу;

- Биллинг және операторлардың өзара қарым қатынасы;

- CSN және роуминг арасын туннелдеу;

- Әр түрлі ASN арасындағы ұтқырлық , әртүрлі кіріс желілері арасындағы хэндовер;

- Wimax сервистерін қамтамасыз ету, нақтылай айтсақ орналасу орнын, “нүкте-нүкте” байланысын орнатуын, байланыстарды резервтеу;

CSN желісіне мынадай элементтер кіреді: роутер, ААА сервері, абоненттік база, және сигнализацияны түрлендіру құрылғысы.

ААА(Authentication, Authorization, Accounting) сервері – бұл тұтынушыларға желіні авторизация, аутентификация, аудит қызметтерімен қамтамасыз ететін құрылғы.

Абоненттердің желіге қол жеткізуін, кілттерді шифрлаумен, байланыс парметрлерін тіркеумен айналысады.

PF( Policy Function) – WIMAX желіснің көмегімен бағдарламалардан тұратын әртүрлі қызмет орындайтын мәліметтер базасы.

HA( Home Agent) – желілік роумингка жауап беретін желі элементі. Әртүрлі оперторлар арасындағы ақпарттар алмасуын қамтамасыз етеді.[1,4].

2,2 WIMAX желісіндегі каналды және желілі деңгейдегі хаттамаларды(протокол) іске асыру.

Дауысты және видео қызметтерімен қамтамасыз ету үшін канал желісінің қажет параметрлеріне қою керек, мысалға пакеттің кешігуі( задержка пакетов) қате деңгейі және т.б. WIMAX желісінің IEEE 802.16 стандарты бойынша жаңа QoS типтерінің іске асуына байланысты multipoint топологиясының желі каналының загрузкасына тәуелсіз барлық трафик типтерінінің қажет параметрлерін іске асырады.(таблица 2,1)[5].

2.1-кесте.WiMAX желісінің каналды деңгейдегі протоколдары

QoS

Функциональность

Применение

1

2

3

Unsolicited

Grant

Service

(UGS)

Передача пакетов данных фиксированной длины с гарантированной скоростью (Constant Bit Rate CBR) и гарантированной maх задержкой latency и jitter

Передача TDM потоков поверх

IP, передача Real Video, VoIP

Continuous

Grant

(CG)

Передача пакетов данных фиксированной длины с гарантированной скоростью (Constant Bit Rate CBR) и гарантированной

maх задержкой latency и jitter

Передача TDM

потоков поверх

IP, передача VoIP по протоколу

DRAP

1

2

3

Extended

Real-time

Polling

Service

(ertPS)

Передача пакетов данных переменной длины с гарантированной минимальной CIR скоростью и ограничением максимальной MIR скорости, гарантированной maх задержкой latency и jitter c приоритезацией трафика. Предполагается возможность запроса дополнительной полосы BW при её доступности

Стандартная

телефония VoIP

Real-time

Polling

Service

(rtPS)

Передача пакетов данных переменной длины с гарантированной минимальной CIR скоростью и ограничением максимальной MIR скорости, гарантированной maх уровнем задержки latency с приоритизацией трафика. Уровень колебания задержки jitter не гарантируется

Передача

цифрового

MPEG видео

Non-real-

time Polling

Service

(nrtPS)

Передача пакетов данных переменной длины с гарантированной минимальной CIR и ограничением ограничением максимальной MIR скорости и приоритизацией трафика. Значения задержки latency не гарантируются

Передача FTP с

гарантированной

минимальной

скоростью

Best Effort

(BE)

Передача пакетов данных переменной длины с ограничением максимальной MIR скорости передачи данных и приоритизацией трафика

Сервис

HTTP (просмотр

web страниц)

Qos типтерінің қосындысы интернет желісін және Video over IP, VoIP, TDM сервистерін және IPTV-нің жеке ұялы және стационарлы үй тұтынушыларына, IP телефония(Voice over IP) сервистеріне қажет сапамен қамтамасыз етеді және де стационарлы корпаративті тұтынушыларға желі каналының параметрлерінің өткізу қабілеттілігіне кепілдік береді.[6].

WiMAX технологиясы QoS-тің арнайы механизмге ие, ол конвергенция денгейшесі – Convergent Sublayer деп аталады.

Бұл WiMAX технологиясының деңгейшесі IP желісінің каналды деңгейдегі ақпараттық интерфейсі және желінің физикалық деңгейі дегенді білдіреді. Бұл конвергенция деңгейшесінің жұмысы MAC ақпараттар пакетін, былайша айтқанда классификаторлар, трафик типтерін иденфикациялаушыларға(сервисный поток Service Flow) негізделген. WiMAX технологиясының базалық станциясын теңшелеген(конфигурировании) кезде әрбәр трафик түрлерін қажет сапамен қамтамасыз ету үшін сервистік ағын Service Flow енгізіледі, ол QoS-тің қолайлы қызмет көрсететін классификаторымен идентификациялайды.

Классификаторлар трафигін IP бойынша, Ethernet пайдаланушының мекен-жайы және ақпараттар пакеті бойынша және VLAN ID виртуалды жергілікті желі бойынша ажыратады, Осылайша, WiMAX желісінің барлық трафигі QoS қызмет көрсету класы бойынша сервес типә әрқайсысына жүктеген жұмыс бойынша жіктелген.

WiMAX желісінде QoS-тің қызмет көрсету сапасы әрбір берілген трафик типі конвергенция деңгейшесімен қамтамасыз етіледі және де ол желінің каналды деңгейінде көп деңгейлі кезекті қызмет көрсетуді басқарады. Мысалға,WiMAX желісінде классификатор-идентификатор VLAN ID корпартивті ЛВС, Ethernet жәнеIP әрбір абонент үшін (абонеттік құрылғы) бірнеше сервистік ағындарды анықтауға болады. Олар

Мысалға Real-time Polling Service қызмет көрсету классын тапсыруға болады, ол минималды CIR кепілдігімен және максималды MIR жылдамдығымен ақпарат таратады, WiMAX желісінде және берілген ЛВС корпоративті компьютерлер арасында барынша мүмкін delay кешіктіруімен беріледі және де ол бір VLAN желісіне немесе IP және MAC адрестеріне қосылуы тиіс.

2.3 WiMAX желісінің жұмыс істеу принципі

WiMAX жүйесі екі негізгі бөліктен тұрады:

- WiMAX базалық станциясы, ол биік обьектіде немесе мұнарада орналасуы мүмкін.

- WiMAX қабылдағыш : қабылдағыш антенна.

Базалық станция мен тұтынушы қабылдағышы арасындағы байланыс СВЧ-да 2-11 ГГц арасында іске асады.

Бұл байланыс идеалды жағдайда ақпаратты 20Мбит/с жылдамдықпен таратуға мүмкіндік береді және станцияның қолданушыдан тікелей көру қашықтығында орналасуын қажет етпейді. WiMAX базалық станциясының жұмыс режимі кең таралған 802.11 (Wi-Fi) стандартына жақын.

Ескере кететін жағдай, WiMAX технологиясы «соңғы өлшемде» - провайдер мен қолданушы арасындағы түпкі байланыста – қолданылатындай, офистік, аудандық желілерге де байланыс орнатуы үшін ұсынылады.

Көрші базалық станциялар арасында тұрақты байланыс орнатылады, тікелей көрінімдегі жоғарғыжылдамдықты радиобайланыс жиілігі 10-66 ГГц диапазонында іске асады. Идеалды жағдайда аталған байланыс деректердің 120 Мб/с жылдамдыққа дейін таралуына мүмкіндік береді. Тікелей көрінім жағдайында шектеу, әлбетте, алғышарт болып табылмайды, дегенмен ол толығымен қапталатын аудандарға қатысатын базалық станцияларға ғана салынады, сондай-ақ оның құрылғы орнату кезіндегі іске асырылу мүмкіндігі жоғары.

Кем дегенде бір базалық станция провайдер желісімен кеңжолақты жылдам байланыс арқылы тұрақты байланыста болады. Іс жүзінде, неғұрлым көп станция провайдер желісіне байланыста болса, соғұрлым деректерді тарату жылдамдығы және сенімділігі жоғары болады. Тіпті нүктелердің саны аз болса да жүйе ұялы топологияның есесінен салмақ салуды қадағалай алады. [8].

Ұялы принцип негізінде оңтайлы желі салудың жолдары жобаланады. Жүйелік станциялар сериясының деректер таратуы эстафеталық принципке сүйенеді. (2.2–сурет).

2,2-сурет. –Желі топологиясы

2.3 WiMAX құрылғысын таңдау

Қазіргі таңда WiMAX-форумға тұрақты сымсыз байланыс жүйелері өндірушілерінің барлығы дерлік қатысуда, олардың қатарына жетекші коммуникациялық компаниялар кіреді, тіпті көпшілігі (Airspan Networks, Alvarion LTD, Aperto Networks, Redline Communications, Proxim Corporation, Wi-LAN Inc және басқалары) pre-WiMAX-жеке жобалау жүйелерінің басылымын бастап кеткен.

2.2 кестесі – WiMAX құрылғысының техникалық сипаттамасы

Пapaмeтpы

Cтaндapты

Naterks-

Multilink

(Poccия)

SkyMAN

Access

(Poccия)

Packet

Wave

(CШA)

Vecta Star

3500

(Aнглия)

Symmetry

(Кaнaдa)

1

2

3

4

5

6

7

Нaчaлo

выпycкa

2003-802.16a

2004-802.16

2004

2004

2004

2004

2005

Cooтвeтcт

виe cтaндapтy

802.16

802.16

802.16

802.16

802.16e

Мeтoд

дocтyпa к

пepeдaчи

TDMA

DAMA

TDMA

TDMA Polling +

PVC

TDMA

Paдиoтexн.

пepeдaчи

OFDM 256

OFDMA 2048

OFDM 256

DSSS OFDM 64

OFDM

OFDM

OFDM

Вид

мoдyляции

QPSK

16 QAM

64 QAM

QPSK

16 QAM

64 QAM

BPSK

QPSK

16 QAM

64 QAM

QPSK

16 QAM

QPSK

16 QAM

64 QAM

QPSK

8 QAM

16 QAM

64 QAM

Мeтoд дyп

лeкcа

TDD/FDD

TDD HD-FDD

TDD

FDD

FDD

Paбoчиe

чacтoты,

ГГц

2 – 11

3,4-3,8

2,4-2,492

5,1-6

2,5-2,689

3,3-3,8

5,15-5,35

3,4-3,8

2,3

2,4

3,5

Шиpинa

пoлocы,

МГц

1,25 – 20

3,5

7

14

20

1,75-6

1,75

3,5

7

1,75

3,5

2.2 кестесінің жалғасы

1

2

3

4

5

6

7

Aгpeгaтнaя

cкopocть,

Мбит/c

1 – 75

дo 70

aдaптивнaя

дo 75

20

дo 60

11

(66 нa БC)

Paдиyc, км

4 – 6

4-6

дo 12

15

дo 20

6

Дaльнocть,

км

дo 50

дo 33

дo 50

дo 40

дo 90

32

Мeтoд

кoppeкции

FEC

ARQ

ARQ

Кoд Pидa-

Coлoмoнa

FEC

ARQ

Cepвиcы,

кaч-вo

oбcлyж. QoS

Клaccы URG,

rtPS, nrtPS,

BE

Клaccы

URG,

rtPS,

nrtPS, BE

5 кoмбин.

CIR и PIR

VoIP,VPN

Клaccы

oбcлyж.

MIR,BER

CBR,CIR и BE

Пpoтoкoл

AТМ,

DiffServ,

VLAN,CIR

UBR/VBR

CIR, MIR

Уpoвeнь

Бeзoпacнo

cти

Пpoтo

кoл

PКМ,

сepтифи

кaт

X.509

Пpoтoкoл

PКМ,X.509

Пpoвepкa

МAC и IP

Шифp.:

DES

56/112/168 бит

-

-

Интepфeй

10/100

BaseT,

4-8E1

10/100

BaseT

10/100

BaseT

10/100

BaseT

E1/T1

10/

100 BaseT

E1 v.5.1

Мaкc. кoл-вo

AТ в ceктope

-

Дo 250

150

1022

-

-

Дипломдық жұмыстың негізгі міндеті ауданы 18 км² район территориясына WiMAX желісін орнату болғандықтан, бір базалық станцияны тұрғызумен шектеле аламыз. Алайда аудан тұрғындарының саны аз болмағанын ескерсек, дәлірек айтқанда, 200 мың тұрғыны бар ауданға бағытталған құрылғының шекті өткізгіштік қабілеті назардан тыс қалмауы тиіс. Сондай-ақ кең жиілікті диапазонға да көңіл бөлінуі керек. InfiNet Wireless фирмасының құрылғысы – SkyMAN –ның жобасына тоқталайық. Оның жұмыс жиілігі 2,4-2,492; 5,1-6 ГГц, жолақ ені – 20 МГц.

Базалық станциясын қарастырайық. SkyMAN Access БС жүйесі абоненттерге Интернет және ТФОП желілеріне сымсыз байланыстың орнатылуына, сонымен қатар территориялық бөлшектенген корпоративтік желілерді бір желіге біріктіруге арналған.

БС модульдік принципке (2.3 мен 2.4 суреттер) сүйеніп құрылып, өткізгіштік қабілетіне талаптары, тарату қашықтығы, жиілік диапазоны мен еркін жиіліктердің қолданылуына қарай 1 және 6 модульдерді қамтиды.

2.3 сурет – бірсекторлы БС-тің сұлбасы

Модульдердің әрқайсысы (немесе екімодульді модельдегі радиоинтерфейстердің) қолданыстағы антеннаның бағытты диаграммасы ішіндегі бір кеңістік секторына қызметті қамтамасыз етеді. Әрбір сектордың қамту аумағы 360º - бір секторға. 120º - үш секторға және 60º - алты секторға. БС құрылғысы сектор еніне белгілі бір талаптар қоймайды, себебі ерекше жағдайларда жиілікті ресурсы мен абоненттерді орналастыру еркі бар.

2.4 сурет – алтысекторлы БС сұлбасы

БС құрамына сымсыз R5000 маршрутизаторлары кіреді – 1-ден 6-ға дейін, әр секторға бір үлесі.

Төменқуатты БС үшін екімодульді сымсыз маршрутизаторлар қолданыла мүмкін - екі секторға бір үлесі.

Бірсекторлы БС деректер таратуды 54 Мбит/с жылдамдықта жүзеге асырса, көпсекторлы БС бір секторға 48 Мбит/с-та жұмыс жасайды.

2.4 Базалық станцияларды орнату бойынша ұсыныстар

БС құру бойынша ұсыныстар тұрақты сымсыз байланыс жүйелерінің жұмыс жағдайлары анализінен туындайды:

- Әдетте БС-дан АС төменбағытталған ағыны жоғарыбағытталған ағынынан әлдеқайда асып түседі;

- Секторлы БС антеннасының бағытталған диаграммасы ені АС антеннасының бағытталу диаграммасы енінен 10 есе артық;

- Көпсекторлы БС түрлі секторлы АС –мен бірдей уақытта жұмыс істейді;

- БС басқа да радиожүйелерді орнатататын биік ғимарат не антенна жақтауларына тұрғызылады, нәтижесі кедергілердің жалпы деңгейіне әкеліп соқтырады. БС антенналарының биікте орналасуының өзі кедергілердің саны мен деңгейінің ұлғаюына алып келеді. БС-ның АС-мен салыстырғандағы сигнал/шу арақатынасы әлдеқайда мүшкіл;

- Деректер тарату жылдамдығының арттырылуы көрші жүйелердің жұмыс істеу жағдайларына керіс әсері жоқ;

- Деректерді қабылдау жылдамдығының арттырылуы кедергіге қарсылықтың төмендеуіне алып келеді;

- Көпсекторлы БС-да БС-АС бағытындағы жылдамдық 48 Мбит/с аспауы тиіс, кері бағытта -24 Мбит/с.;

- АС-ның дерек тарату жылдамдығы диапазонын төменнен шектеу қажет, не болмаса әрбір клиенттің жылдамдық деградациясын бақылап отыру қажет;

- Жылдамдықты автоматты таңдау механизмін қолдану;

- Суық аймақтарда БС құрылғысы мен R300 опциялы барлық құрылғылар ОТ оңтайлы температура модификациясына, яғни кеңейтілген температуралық диапазонына сәйкес таңдалу керек.

Ретрансляциялау станциясы (РС) 2.5-сурет БС қозғалысының ара қашықтығын ұзату, ірі кедергілер айналымына, сонымен қатар кеңейтілген магистральді каналдарды құруға арналған. Қатарынан қосылатын РС саны шектелмеген. Әрбір РС-ге бір не бірнеше РС және/немесе АС қосылуы мүмкін.

2.5 сурет – ретрансляцияланған станция сұлбасы

РС құрамына:

- R500 сымсыз екімодульді маршрутизаторы;

- БС-мен байланыс құруға арналған бағытталған антенна (РС жағдайында кешенді антеннасыз);

- АС және/немесе РС қосылуы үшін көпбағытталған, секторлы немесе бағытталған антенна;

- Антенналарды жалғауға арналған кабельдер;

- АС-ға РС-ны жалғауға арналған лицензия.

2,4 және 5/6 ГГц диапазонындағы сымсыз желілерді байланыстыру үшін екімодульді екі диапазонды сымсыз маршрутизатор шығарылады.

Абонентті АС станциясы 2.6 сурет БС немесе РС абоненттерінің сымсыз қосылуы үшін, сондай-ақ «нүкте-нүкте» магистральді каналдар құрылуына арналған.

Абонентті станциялар құрамы:

- Кешенді антеннасы немесе ішкі антеннаны қосуға арналған ажыраулы абоненттік сымсыз маршрутизатор;

- Бағытталған антенна мен кешенді антеннасыз модельдерге арналған антена кабелі.

2.6-сурет – абоненттік станциялар сұлбасы

SkyMAN жүйесі таратылатын SkyMAN CAtm сымсыз желілері архитектурасы негізінде құрастырылған. Жүйенің негізі болып InfiNet Wireless компаниясың жобаланып шығарылатын R5000 сымсыз маршрутизаторлары табылады. ШБД желілерінің тұрғызылуы кезінде SkyMAN жүйесі негізінде антенналы-фидерлік құрылғылар мен үшінші фирмалардың желілік құрылғылар қолданылады.

R5000 радиомаршрутизаторының жұмыс істеу принципіне тоқталайық.

О сериялы сымсыз маршрутизаторлар арнайы кабельмен ішкі қуат беру блогына (IDU) жалғанатын ішкі ауа райын талғамайтын корпуста (ODU)

(2.7 сурет) орындалады. Құрылғылар 2,4 және 5 ГГц диапазондары үшін бірмодульді және қосмодульді орындаулар үшін шығарылады. (2.3 - кесте).

2.7-сурет – сымсыз R5000 радиомаршрутизаторы

R5000 қолдану аймағы:

- Базалық станциялар;

- Ретрансляторлар (қосмодульді құрылғылар);

- Жоғары өнімді абоненттік станциялар ретінде қолданылуы мүмкін.

Частотный диапазон

2401-2494 МГц

5150 – 5350 МГц

5460 – 5735 МГц

5725 – 5875 МГц

1

2

3

Технология расширения

спектра

DSSS

64OFDM

Модуляция и скорость

передачи

BPSK

QPSK

CCK 5.5

BPSK

QPSK

16QAM

64QAM

Реальная пропускная

способность

4 Мбит/с; 11 Мбит/с

25-26 Мбит/с; 70

Мбит/с

Ширина канала

20 МГц

20 МГц

Антенный интерфейс

N - type female

N - type female

2.3-кесте - R5000 маршрутизаторының радиотехникалық параметрлері

2,2- кестенің жалғасы.

1

2

3

Мощность передатчика

20 дБм (стандарт)

23 дБм (модель P

200)

14-17 дБм (стандарт)

21 дБм (P 200)

23-25 дБм (P 300)

27 дБм (P 500)

Чувствительность приемника

-94 дБм; 1Мбит/с

-91 дБм; 2Мбит/с

-89 дБм; 5.5Мбит/с

-85 дБм; 11Мбит/с

-90 дБм; 6Мбит/с

-89 дБм; 9Мбит/с

-87 дБм; 12Мбит/с

-84 дБм; 18Мбит/с

-81 дБм; 24 Мбит/с

-78 дБм; 36 Мбит/с

-73 дБм; 48 Мбит/с

-69 дБм; 54 Мбит/с

Радиус зоны обслуживания

БС

до 20 км

до 12 км

Максимальная длина пролета

точка-точка

50 км

50 км

Рекомендуемое

максимальное количество

абонентов на сектор БС

50

150

2 тарау қорытындылары

Жүргізілген зерттеулер БС салынуы белгіленген сымсыз байланыс жүйелерінің жұмыс жасау шарттарына тәуелді болатынын көрсетті: БС-ның АС-ға (төмендемелі) тасқыны өрлеме тасқыны шамасынан асады; БС секторлы антеннасының бағыттама диаграммасы ені АС антеннасының бағыттама диаграммасы енінен 10 есе үлкен; көпсекторлы БС түрлі секторлы АС-мен бір уақытта жұмыс істейді; БС басқа да радиожүйелерді орнатататын биік ғимарат не антенна жақтауларына тұрғызылады, нәтижесі кедергілердің жалпы деңгейіне әкеліп соқтырады. БС антенналарының биікте орналасуының өзі кедергілердің саны мен деңгейінің ұлғаюына алып келеді.

Одан бөлек, БС антенналарының биікте орналасуы кедергілердің саны мен деңгейінің өсуіне алып келеді. Тиісінше, сигнал/шу қатынасы АС-дан нашар.

Тарату жылдамдығын арттыру көрші жүйелердің жұмысына кедергі келтірмейді. Деректерді қабылдау жылдамдығының арттырылуы кедергіге қарсылықтың төмендеуіне алып келеді. Көпсекторлы БС-да БС-АС бағытындағы жылдамдық 48 Мбит/с аспауы тиіс, кері бағытта -24 Мбит/с..АС-ның дерек тарату жылдамдығы диапазонын төменнен шектеу қажет, не болмаса әрбір клиенттің жылдамдық деградациясын бақылап отыру қажет. Атбасар ст. сынды суық аймақта Р300 опциялы және БС құрылғыларының барлығы дерлік кеңейтілген температуралы диапазондармен таңдалуы тиіс.

3ХХХ

3.1 Жиілікті сотада қайта қолдану, проект шартына бағдарланған.

OFDMA технологиясы жіберілетін eNB қосымшалардың қуатын басқара алады, соның салдарынан жиіліктерді қайта пайдаланудың түрлі әдістерін қолдану мүмкіндігі туады. Басымдылық жиіліктерді баяу және бөліп пайдалануға береді, себебі каналдардың өткізгіштік қабілетін арттырады. Жиіліктерді баяу пайдалану кезінде қайта пайдалану коэффициенті бірге тең, яғни әрбір сотада жүйенің барлық жолақтары қолданылады деген сөз.

Жиіліктерді бөлшектей пайдалану кезіндегу коэффициент бірден аз [3].

А) баяу Б) бөлшектенген

3.1 сурет – жиіліктерді қайта пайдалану нұсқалары

Желі жобаланмасы кезінде ұйғарымды минималды деңгейдегі сигнал/шу қатынасын сақтап, ең үлкен жиілік диапазонын қолданып қақ ортаны табу маңызды.

Бар бағытты антенна кластері үшін Q параметрлі жеткіліксіз шама проблемаларын шешудің бірнеше басты жолдары бар.

Кластердегі жүздіктер санын ұлғайту әдістерін қарастырайық.

Бірінші әдіс - жүздіктер санын кластерде ұлғайту. Ұялы құрылым жүздіктерді көбейту, жүздіктердің көлемін кішірейту мен таратқыш қуатын азайту арқылы каналдардың, барлық жүйенің өткізгіш қабілетін ұлғайтуға жағдай туғызады. Дегенмен жүздіктер радиусын кішірейтудің айқын артықшылықтармен қатар кемшіліктері де бар:

- Жобаланатын аймаққа базалық станция мен антенналардың саны көп мөлшерде орнатуға тура келеді, ол өз кезегінде қосымша қаржылай шығынды қажет етеді;

- WiMAX стандарты каналдарды уақытша жиіліктік бөлуге (FDMA) жатқанымен, кластерде жүздіктерді көбейту жекелеген жүздіктердегі канал сандарының азаюы мен трафиктің азаюына алып келеді.

Екінші әдіс 60º пен 90º бағыттылық диаграммасы енімен секторлық антенналарды қолдану кезіндегі каналдас кедергілердің әлсізденуімен түсіндіріледі. Яғни әрбір жүздік тиісінше төрт не алты секторға бөлінеді.

Жүздіктердің секторлы құрылымдарын қолдану кезінде қалыпты жиілікте жұмыс жасайтын көршілес базалық станциялардың каналдас кедергі беру әсері төмендейді. Алайда кемшілігі де баршылық:

- Базалық станцияның алты секторының біріне жеке антенно-фидерлік тракт кетеді, ол өз кезегінде қосымша қаржылай шығынды қажет етеді.

Енді жүздіктерді аралас жоспарлауды қарастырайық.

Жүздіктердің жиегіндегі каналдас кедергілерге байланысты проблемалардың шешімі – WiMAX стандартында жиіліктерді қайта бірліктіре қолданудың әдісі болып табылады, яғни жүздіктерді бірліктіре жоспарлау. (FFR). FFR-де жүздіктің жиегінде орналасқан қолданушылар барлық қолжетімді кіші каналдардың белгілі бір бөлігін ғана қолданса, ішкі қолданушылар, яғни жүздіктің ортасындағылар барлық кіші каналдарды қолданады.

Жүздік шетіндегі қолданушылар Reuse-3 (R3) жиіліктерін қолданады, жүздік ортасындағылар Reuse-1 (R1) жиіліктерімен жұмыс істейді. Кадр жіберу процессінде R3 абоненттері Reuse-1 аймағынан уақытқа бөлінген R3 аймағына топтасқан. FFR әдісінің артықшылығы кедергі көзінен физикалық аластату арқылы жүздік шетінде орналасқан абоненттерге сигналдың өте жақсы сапасын ұсынатындығында.

Сигнал сапасын жақсарту жүздік шетіндегі қолданушыларға өткізгіштік қабілетін арттырады. Бірақ ол каналдарды онша тиімді емес спектрлік бөлу арқылы жүзеге асады. Осылайша артықшылық пен кемшіліктерді таразы басына салып, талдау жасау керек.

WiMAX стандартында каналдарды уақытша дуплексті бөлу қолданылады (TDD) . TDD кезінде ақпарат таратуды бір бірінен қорғаныстық интервалмен бөлінген каналдарда «жоғары» (UL) және «төмен» бағытымен белгілі бір уақыт аралығында біртіндеп орындайды.

Сөйтіп жіберілетін кадр екі субкадрға бөлінген. Онымен қоймай, субкадрда R1 және R3 жиіліктері аймағы бар. Олардың желіде жұмыс істейтін барлық жүздіктермен ортақ шекаралары бар, соның әсерінен R1 және R3 арасындағы аймақаралық кедергілер болмайды.

Бірақ жүздіктегі жүктеулер мен қолданушылардың орын ауыстыруы есебінен аймақтар шекарасында динамикалық өзгерістер орын алады. FFR әдісінің өзекті қырының бірі : аймақтан уақытылы ажыратып, аймаққа уақытылы қосу және ҰС орын ауыстыруындағы өзгерістер мен сигнал сапасына сәйкес келетін R1 және R3 аймақ абонененттерін анықтау. Базалық станция (БС) ұялы станциядан (ҰС) сигналды тұрақты қабылдап отыруы керек. Ұялы станцияның тез қозғалысы кезінде сигналдарды өңдеп, жаңарту жылдамдығы жиі болуы керек.

Базалық станцияның зоналарын белгілі бір тұтынушыға қамтамасыз ету үшін бірнеше параметрлерге негізделу керек. Бұл параметрлер МС-дан БС-ға дейінгі сигналдар арасынан анықталу керек. Бұл айтылғаннан ескеретініміз FFR принципі елеулі, ол жүздік шетінде орналасқан тұтынушылардың каналдас бөгеуілдеріне қатысты мәселелерді шешу үшін арналған. Сондықтан, зона тағайындау параметрлері БС-дан МС-ға дейін қарастырылған.

БС бір уақытта еки зонамен де жұмыс істейді, ол R1 де R3 болуы мүмкін, зонадан зонаға өту шегін реттейді.

Бірақта зона тағайындау принціпінің басты кешілігі, сигналдың сапасы Бс-дан дейінгі ара қашықтықты міндетті түрде реттемейді, себебі тез қату және тез көлеңкелеу деген сияқты аталмыш эффекттер үшін.

WiMAX стандартын бағалау процесінде ең маңызда параметрлерінің бірі жеткілікті жақсы сапа сигналымен қамту, ол қызмет көрсете алатын тұтынушалар процентін сипаттайды.

3,2, БС-ны толық желісін радиолау үшін қажетті есептеулер.

Дипломдық жұмыстың екінші бөлімінде анықталғандай базалық станцияның антеннасының максималды радиотолқын тарату қашықтығы r=0.65 км.

Бір жүздіктің ауданы мына формуламен анықталады:

S0 = π∙r2 , (3.1)

S0 = 3,14∙0,652 = 1,32 кв. км.

WiMAX желісін жобалау іске асатын территорияның ауданы мынаған тең: S=18.2 км,

Онда БС саны жүздік санына теңеседі:

(3.2)

N = 18,2/1,32 =13,71 ≈14 сот.

SkyMAN қондырғысының техникалық мүмкіндіктері базалық станцияның бір секторына 150 абоненттік станция қосуға мүмкіндік береді.

Онда бір базалық станцияға қосылатын максималды абоненттер саны: Nаб = 900.

Сонымен барлық желі өзіне Nп.аб = 900∙14 =12600 потенциалды абоненттерді қоса алады.Ол Атбасар станциясының 6,3% халық санын құрайды.

3,2-сурет. БС-ны жобалау және орналастыру жоспары

Енді жобаланатын желінің жүктемесін есептейік.

Жобаланатын желінің RN орташа өткізгіш қабілетін БС саны мен БС-ның өткізгіш қабілетінің орташа шамасына көбейту арқылы табамыз. Формула мына үлгіде:

RN=RБС*N.

RN= 406,08*14=5685,12 Мбит/с

Әрі қарай жобаланатын желі сыйымдылына баға беріп есептелген шамасымен салыстырайық. ЧНН-дегі бір абоненттің орталама трафигін анықтайық:

Мұндағы ТТ – бір абоненттің айлық орташа трафигі, ТТ = 30 Гбайт/ай; q=қалалы жер үшін коэффициент; q= 3; NЧНН – бір күндік ЧНН саны; NЧНН = 7; NД = бір айдағы күн саны; NД = 30.

RT*ЧНН= (30 * 3)/(7*30) = 0,42 Мбит/с

ЧНН-да Rобщ./ЧНН формуласы бойынша жобаланатын желінің жалпы трафигін анықтайық:

Rобщ./ЧНН = Rт.ЧНН ∙ Nп.аб (3.5)

Мұндағы Nп.аб -желінің потенциалды абоненттер саны.

Rобщ./ЧНН = 0,42 · 12600= 5292 Мбит/с.

Осылайша

ҚОРЫТЫНДЫ

Аталған желінің жобалануы барысында абоненттерді сапалы қызметпен қамтамасыз етуге арналған барлық факторлар қарастырылып, талданды.

WiMAX желісі радиосигналдарын таратуды бағалау тәсілдемесі кезінде өте ойлы-қырлы жер (рельеф) мен қала құрылысының тығыз орналасқан жағдайларда радиосигналдардың таралу факторлары ескерілді. БС таратушы-қабылдау антенналар жұмысының максималды радиусы есептелді. Желі сыйымдылығын бағалау кезінде мультимедиа мен жоғары жылдамдықпен деректерді тарату, сондай ақ Атбасар ст. ауданының территориясы аумағын түгелімен қамту сынды қызметтерде абоненттердің қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін қанша базалық станция тұрғызылу керектігі анықталды.

Дипломдық жұмыс мақсаты – Атбасар ст. территориясында кеңжолақты Интернет байланыс желісінің ұйымдастырылуы, қол жеткізілді.

Жұмыстың міндеті болған каналдардың Максималды мүмкін өткізгіштік қабілеті кезіндегі радиотолқындарды тарату қашықтығы есебі, сонымен қатар Атбасар ст. территориясын толық радиоқамту орындалды.

Жұмыстың мақсатын оңтайлы жүзеге асыру үшін WiMAX стандарты базасының негізіндегі технология таңдалды. Аталған технология бүгінгі күні перспективаға толы. WiMAX желісі жобалануы кезінде Атбасар ст. фрагменті мысалында келесі міндеттер орындалды.

- WiMAX технологиясына шолу орындалды, оның басқа кеңжолақты байланыс технологияларынан өзгешелендіретін белгілері айқындалды;

- WiMAX базасы негізінде тұрғызылатын желілердің қолданылған басты принциптері қарастырылды;

- Атбасар ст.-да WiMAX желілерін тұрғызу кезінде қолданылған құрылғы сипатталды.

Жүргізілген зерттеулер бойынша, БС құрылысы белгіленген сымсыз байланыс жүйесінің жұмыс шарттарына тәуелді екені анықталды: БС-дан АС ағыны (төмендемелі) өрлемелі ағынды едәуір асып түседі; БС секторлы антеннасының бағыттама диаграммасының ені АС антенна бағыттама диаграммасы енінен шамамен 10 есе үлкен; БС биік құрылыстар немесе антенна тіреуіштерінде тұрғызылады, оларға жалпы кедергі деңгейінің арттыруына әкеліп соқтыратын басқа да радиожүйелерді орнатады.

Онымен қоса, БС антеннасының биікте орналасуы кедергілер саны мен деңгейінің артуына алып келеді. Тиісінше, БС-дағы сигнал/шу қатынасы АС-дағыдан әлдеқайда төмен.

Тарату жылдамдығының артуы көрші жүйелердің жұмыс шарттарын мүлдем төмендетпейді. Қабылдау жылдамдығының артуы кедергіге қарсы тұрудың төмендеуіне алып келеді. Көпсекторлы БС-да БС-АС бағыты бойынша жылдамдық 48 Мбит/с аспауы керек, кері бағытта – 24 Мбит/с. АС тарату жылдамдығын ретке келтіру диапазонын төменнен шектеу керек, немесе әрбір клиенттің жылдамдық диапазонын бақылап, жылдамдықты автоматты таңдау механизмін қолдану керек.

WiMAX стандартын бағалау кезінде қызмет көрсетіле алатын қолданушылардың пайызын анықтайтын сигналдың жақсы сапасы мен онымен қамту маңызды параметрлердің бірі болып табылды.

Техникалық есеп жүргізу үшін БС қамту аймағы анықталды. Дегенмен есеп қорытындылары жуықталып алынғандығын ескеру қажет, оның әсерінен ситуацияның идеализациясы үшін нақты жағдайды суреттей алмайды. Себебі есептемелерде келесі факторлар қарастырылмады:

- Трассадан бірнеше сына тектес бөгеттердің табылуы мен құрылыс салу қиындығы;

- Басқа станциялардың әсері;

- Метеорологиялық жағдайлар мен атмосфералық ауа жағдайы және т.б.

ЧНН-дегі жобаланған желінің жалпы трафигін анықтау кезінде 5292 Мбит/с өлшемі алынды; яғни RN >Rобщ/ЧНН. Бұл жағдай жобаланатын желінің ЧНН-дегі артық салмақ түсулерге ұшырамайтынын көрсетеді.

Есептеулер нәтижесі бойынша, БС зонадан зонаға ауысу ретін бағыттап, барлық зоналармен қатар жұмыс істейді.

Алайда, шапшаң тоқтап, көлеңкелеу ретінде белгілі эффектілер әсерінен сигнал сапасы БС-мен міндетті арақатынас орнатпайды. Бұл зоналардың тағайындалу принципінің басты кемшілігі болып табылады.

Источник: портал www.KazEdu.kz

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info