№7-Laborotoriya mashg’uloti. 3G avlod mobil aloqa tizimini o‘rganish Ishdan masad

№7-Laborotoriya mashg’uloti. 3G avlod mobil aloqa tizimini o‘rganish Ishdan masad
UMTS standartidagi raqamli sotali radioaloqa tizimining arxitekturasi, radioulanish tarmog‘ining tuzilmasi va interfeyslarini o‘rganish

Topshiriq

1.UMTS standartining umumiy arxitekturasi bilan tanishish.
2.Asosiy bloklarning o‘zaro ta’sirlashini o‘rganish.
3.Radioulanish tarmog‘ining tuzilmasini o‘rganish
4.WDMA standartining parametrlarini hisoblash.

Hisobot tarkibi

Ishning nomi va maqsadi.

UMTS standartidagi raqamli sotali radioaloqa tizimining arxitekturasi, radioulanish tarmog‘ining tuzilmasi va hisoblash natijalari.
Qisqacha nazariy ma’lumotlar
UMTS texnologiyasi Evropa telekommunikatsiyalar sohasida standartlashtirish bo‘yicha instituti (European Telecommunications Standards Institute, ETSI) tomonidan maxsus Evropa uchun ishlab chiqilgan. Amalda UMTS IMT-2000 konsepsiyasining evropa versiyasi hisoblanadi. WCDMA texnologiyasi bu erda radiointerfeys sifatida qo‘llaniladi. Ta’kidlash zarurki, UMTS va WCDMA bu hozirgi vaqtda ular sinonimlar sifatida ishlatilsada, ikkita turli tushunchalar hisoblanadi.
UMTS-texnologiya ko‘pincha mavjud 2G va ishlab chiqiladigan 3G - 4G- texnologiyalar orasidagi o‘tish varianti sifatida qaraladi. Boshqacha aytganda, UMTS mobil aloqa tarmoqlarini rivojlantirishning keyingi bosqichiga mavjud qurilmalar sezilarsiz o‘zgartirilishi bilan yumshoq o‘tishni amalga oshirishga imkon beradi. Bu texnologiyada bazaviy magistral tarmoq sifatida GSM MAP ishlatiladi, radioulanish tarmoqlari sifatida esa kombinatsiyalangan GSM/EDGE va WCDMA qo‘llaniladi.
UMTS tarmog‘i ikkita 2100 va 900 MGs (chastotaga bog‘liq ravishda standart shartli UMTS2100 va UMTS900 nomlarga ega) chastotalardagi detsimetrli diapazonda ishlaydi. 990 MGs chastotada to‘lqinlarning singib o‘tish qobiliyati 2100 mGs chastotada uzatiladigan to‘lqinlarga qaraganda anicha yuqori bo‘ladi. SHu bilan birga, uzatiladigan ma’lumotlar sifati va tezligini to‘lqinlar chastotalariga teskari bog‘lifqligi mavjud. YUqoriroq chastotalarda ma’lumotlarni uzatish tezliklari UMTS standartidagi maksimal qiymatlarga yaqinlashadi, pastroq chastotalarda esa ma’lumotlarni uzatish tezliklari marttalarga kamayadi.

Xalqaro elektr aloqa ittifoqi (ITU) talablariga muvofiq, 3G tarmog‘i ma’lumotlarni uzatilishini, shuningdek ovozni uzatilishini ta’minlashi kerak. Bunda quyidagi ma’lumotlarni uzatish tezliklari sharti bajarilishi kerak:

Abonentlarning yuqori tezlikli harakatlanishi uchun (yoki boshqacha aytganda 120 km/soat chegaralardagi eng yuqori mobillik darajasili) – 144 Kbit/sekunddan ortiq;

minimal darajadagi mobillikli abonentlar uchun (3 km/soatgacha harakatlanish tezligi) – 384 Kbit/sekund;
Qo‘zg‘almasi abonentlar uchun – 2048 Kbit/sekund.

3G (UMTS) tarmoqdagi mavjud trendlar deb 3G formatlarni qo‘llaydigan mobil qurilmalar trafigi ustidan data-cards trafigini ustunligi (ya’ni, turli USB- modemlar va noutbuklar kartalari turlarining avzalligi) va mobil operatorlarning eng zamonaviy va texnik takomillashtirilgan texnologiyalar va qurilmalarga o‘tishi keltirib chiqaradigan axborot birligi narxining pasayishini hisoblash mumkin.

UMTS radiosignalni uzatishning turli ikkita GSM's Mobile Application Part va GSM family of speech codecs usullarini o‘zida birlashtiradi. UMTSni ishlatadigan er usti uzatish qurilmalari uchun bir necha UTRA interfeyslari belgilanadi. SHuningdek bu spetsifikatsiyada UMTS tarmog‘iga universal radioulanish bazaviy bloki (UTRAN) atroflicha tavsiflangan. 2 Mbit/sgacha ma’lumotlarni yuqori uzatish tezliklarini ta’minlash ishlatilgan. Hozirgi vaqtda 3GPPning 11 ta spetsifikatsiyalari mavjud.

UMTS va UTRAN bloklarining tuzilish sxemalari 7.1- va 7.2-rasmlarda keltirilgan. Bu erda quyidagi belgilashlar qabul qilingan:

UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) — UMTS tarmog‘iga universal radioulanish bazaviy bloki;

Service — servis bloki;
CN (Core Network) — tayanch tarmog‘i bloki;
UE (User Equipment) — foydalanuvchi qurilmasi;
SGSN (Serving GPRS Support Node) — GPRSni qo‘llash bazaviy nimstansiyasi ;
MSC Server (Mobile Services Switching Centre) — mobil aloqakommutatorlarini qo‘llash serveri;
MGW (Media gateway) — tarmoq shlyuzi;
RNC (Radio Network Controllers) — tarmoq radiokontrolleri;
NodeB — bazaviy stansiya;
Iu, Uu, Iub, IuR, IuBC, IuPS, IuCS Iub — UTRANni boshqa qurilmalar bilan aloqasini ta’minlaydigan tashqi, ichki va yordamchi interfeyslar.

7.1-rasm. UMTS arxitekturasi

7.2-rasm. UTRANning tuzilish sxemasi
UTRAN bazaviy stansiya va tarmoq radiokontrollerini bilashtiradi va UMTS barcha radiochastota kanallari va modullarining ishlashiga javob beradi. RNC tarmoq kontrolleri bir yoki bir necha bazaviy stansiyalarning funksionalligini ta’minlaydi va to‘g‘ridan-to‘g‘ri BS qurilmasiga montaj qilinishi mumkin. Bu variantda real fizik interfeys haqiqatda yo‘qligiga qaramasdan, standartlashtirishning qulay bo‘lishi uchun bazaviy stansiya va kontroller orasida Iub bilan belgilanadigan mantiqiy interfeys kiritiladi. Standartlar tarmoq bloklarining o‘ziga xos xususiyatlarini tavsiflamaydi, lekin bunda elementlar orasidagi mantiqiy va fizik interfeyslar belgilanadi. U ko‘plab hollarda RNC markaziy dispetcherlik punktida joylashgan va bir necha tumanlar bazaviy stansiyalarini bir vaqtda nazorat qilish uchun ishlatiladi.
Bazaviy stansiya va unga mos RNC kontrollerdan tashkil topgan ikkita elementlar birligi UMTS tuzilish modelida nimtizimli tarmoq (Radio Network Subsystem, RNS) deyiladi. Bitta bazaviy UTRAN blokida bunday nimtizimlar bir nechta bo‘lishi mumkin. UMTS arxitekturasida UTRAN bazaviy bloki tarmoqning boshqa elementlari bilan o‘zaro ta’sirlashadigan interfeyslar 7.1- va 7.2-rasmlarda tasvirlangan. Uu tashqi radiointerfeys mobil abonentlar stansiyalarining (MS) 3G tarmoqlar uchun mo‘ljallangan parametrlarini aniqlaydi.
Iu interfeys ochiq hisoblanadi, bu UMTS tarmoqlarida turli ishlab chiqaruvchilarning qurilmalarini ishlatishga imkon beradi. IuR interfeys ochiq bo‘lish bilan trli qurilmalar bilan jihozlangan stansiyalar orasida abonentlarni yumshoq estafetali uzatilishini ishlatilishiga imkon beradi. Iub interfeys 3G tarmoqlarni rivojlantirish uchun qurilmalar ishlab chiqaruvchilari investitsiyalarini jalb etish uchun maxsus to‘liq ochiq ishlab chiqilgan.
Tayanch tarmog‘i bloki GSM/GPRS tarmoqlari an’anaviy qurilmalarini o‘z ichiga oladi, maslan, ularga quyidagilar kiradi:
transkoder (Transcoder and Rate Adaptation Unit, TRAU);
manzil registri (Home Location Register, HLR);
tashrif registri (Visitor Location Register, VLR);
harakatdagi aloqa kommutatsiyalash markazi (Mobile Services Switching Centre, MSC);
boshqa tarmoqlarga chiqish uchun shlyuz (Gateway Mobile Switching Centre, GMSC);
GPRSni ta’minlash bloki (Serving GPRS Support Node, SGSN);
bazaviy stansiyalar kontrolleri (Base Station Controller, BSC).
Bazaviy stansiyalar kontrolleri kanallar resursini taqsimlaydi, kanallarni kommutatsiyalaydi, estafetali uzatishni (handover) tashkil etadi, telemetriyani to‘plash va uni boshqarish va xizmat ko‘rsatish nimtizimiga uzatilishini amalga oshiradi. Transkoder nutq signallarini siqishli kodlash va dekodlashni amalga oshiradi. Manzil registri bu operatorning barcha abonentlari haqidagi ma’lumotlar ombori hisoblanadi. Mehmon registri tarmoqning ishlash zonasida bo‘lgan abonentlar haqidagi ma’lumotlardan iborat bo‘ladi.
CN blokida bajariladigan eng muhim operatsiyalar umumiy holda mobil abonent stansiyasini (MS) tarmoqqa, uning peyjingiga ulanishiga, sotalarning saralanishiga va abonentni ajratilishiga, kirish va chiqish chaqiruvlarini amalga oshirilishiga va bazaviy stansiyalar orasida abonentni estafetali uzatilishiga keltiriladi. CN CS va PS domenlarga mantiqiy bo‘linadi. UMTS bazaviy stansiyasining asosiy funksiyasi radiosignallarni qayta ishlash, kanalli kodlash va tezlikni moslashtirish, spektrni kengaytirish va boshqalardan iborat. Bundan tashqari, bazaviy stansiya ichki konturda quvvatni boshqarish bo‘yicha asosiy operatsiyalardan birini bajaradi. Bazaviy tarmoq bloki tarkibiga kiradigan mobil aloqa kommutatsiyalash markazi UMTS/GSMni turli tashqi tarmoqlarga ulaydi. Bu tarmoqlar ikkita kanallar kommutatsiyalanadigan (telefon tarmoqlari) va ma’lumotlar paketlari kommutatsiyalanadigan (Internet) guruhlarga bo‘linadi. Binobarin, kommutatsiyalash markazi (MSC) radioaloqa tizimini statsionar tarmoqlar bilan ishlashini muvofiqlashtiradi, u kanallarni kommutatsiyalanishi uchun zarur bo‘ladigan barcha funksiyalarni bajaradi, shuningdek bog‘lanishni boshqarishga javob beradi. Bundan tashqari, kommutatsiyalash markazi joylashish o‘rnini ro‘yxatga olish va va xizmat ko‘rsatishni uzatilishi uchun zarur bo‘ladigan protseduralarni bajarishi kerak. Tashuvchiga bog‘liq bo‘lmagan CS arxitekturasini ta’minlash uchun CN blokda MGW muhit serveri (foydalanuvchilar ma’lumotlarini uzatilishini ta’minlaydigan) va MSC serveri (signalizatsiyani ta’minlash uchun) kiritiladi. Bunday yondashish universal IP-tarmoqlarni ishlatilishiga va kommutatsiyalash qurilmasiga bog‘liq bo‘lmagan xizmat ko‘rsatish muhitlarini yaratishga imkon beradi. UMTS arxitekturasida MGW shlyuzi PSTN/PLMN transport tarmog‘ining oxirgi punkti hisoblanadi va UTRANni Iu interfeys orqali CN bilan ulaydi..
Hozirgi vaqtda ulanish tarmoqlarining ikkita asosiy turlari mavjud. BSS GSM, GPRS va EDGE (GERAN) ulanish tarmoqlari uchun, RNS esa WCDMA ulanish tarmog‘i uchun ishlatiladi. GERAN ulanish tarmog‘i ikkita an’anaviy interfeyslar (Gb va A-interfeys) yoki Iu interfeyslari orqali CNga ulanishi mumkin. IuPS interfeysi GERAN ulanish tarmog‘i va bazaviy tarmoq PS domeni orasidagi aloqani ishlatadi. IuCS interfeysi GERAN ulanish tarmog‘i va bazaviy tarmoq kanallari kommutatsiyalash domeni (CS) orasidagi o‘zaro ta’sirlashish uchun ishlatiladi.UMTS tarmoqlarida bir necha so‘zlashuvli, oqimli, interaktiv va fonli ustivorliklarli QoS (Quality of Service) funksiyasi ko‘zda tutilgan.
WCDMA tarmog‘ining paametrlarini aniqlash
Sotali aloqa tarmog‘i xizmat ko‘rstish zonsining bir jinsli fragmentlarida o‘sha bir chastotalar klasterlarini takrorlash bilan quriladi. Bu ulardan takroran foydalanish hisobiga radichastotalarning tanqisligini kamaytirishga imkon beradi.
Abonentlar sig‘imi nuqtai nazaridan tarmoqning parametrlarini hisoblash uchun dastlabki berilganlar quyidagilar :
sotaga trafik kanallar soni - Na net;
eng katta yuklama soatida bitta abonentning aktivligi - Aa = 0,03 – 0,04 Erl;
tarmoqdagi abonentlar soni - As;
BSdagi sektorlar soni - D;
xizmat ko‘rsatish zonasining maydoni - Szon.

VoIP xizmati uchun abonentlar sig‘imini hisoblash

Har bir sotaga chasttalardan takroran foydalanishda tizimning butun polosasi ajratiladi. BS sektori xizmat ko‘rsatishi mumkin bo‘lgan abonentlarning maksimal bo‘lishi mumkin soni quyidagicha aniqlanadi:

A
Na sect s
Aa
S qamrab olish maydoni quyidagiga teng bo‘ladi:
bu erda k = 1,25 – xendoverni ta’minlash uchun sotalarning o‘zaro qoplanishi zaruratini hisobg oladigan koeffitsient. BS antennasining balandligi 30 m va abonentlar stansiyasi antennasining balandligi 1,5 m bo‘lgan va 1950 MGs tashuvchi chastotali o‘rta va kichik shahar uchun trassadagi yo‘l qo‘yiladigan yo‘qotishlar COST231–Hata modeli yordamida quyidgagicha topiladi:
Shunday qilib, rejalashtirish bosqichida abonentlar zichligidan (yuklamasidan) kelib chiqish bilan bazaviy stansiyalar soni va sotalarning maksimal radiusi topiladi.
7.1- jadval
Hisoblash uchun dastlabki berilganlar

Variant	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
As	42,2	41,2	40,8	41,8	44,2	44,8	45,2	45,8	46,2	41,2	42,4
Aa	0,025	0,02	0,015	0,010	0,03	0,035	0,04	0,045	0,30	0,025	0,02
Na	33	32	31	30	29	28	34	35	36	37	38
D	6	3	6	3	6	3	6	3	6	3	6
Snet, km2	1600	1500	1400	1300	1200	1100	1000	1700	1800	1900	2000
Variant	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
As	40,2	40,6	42,2	43,2	43,6	44,2	42,6	41,6	44,2	41,4	41,8
Aa	0,015	0,010	0,030	0,035	0,040	0,045	0,025	0,020	0,035	0,015	0,025
Na	39	38	37	36	34	33	32	31	30	29	30
D	6	3	6	3	6	3	6	3	6	3	6
Snet, km2	2100	2000	1900	1800	1700	1600	1500	1400	1300	1200	1100

Hisobot tarkibi
Ishdan maqsad.
Topshiriq.
Hisoblash natijalari.
Xulosa.

Nazorat savollari

UTRAN bloklarining tuzilish sxemasini keltiring va tushuntiring.

UMTS interfeyslarining tushuntiring?

UMTS tarmog‘ida qanday xizmatlar taqdim etiladi?


WCDMA tarmog‘i parametrlarini hisoblash uchun dastlabki berilganlarni sanab o‘ting.