Метод предварительного планирования 5G топологии и ресурсов сотовой сети

РЕФЕРАТ

Текстовая часть магистерской диссертации 107 с., 65 рис., 10 табл., 27 источников.

Объект исследование: Аспекты планирование радиосетей 5G.

Предмет исследования: Методы повышения показателей качества системы радиодоступа.

Цель работы – анализ особенностей планирование радиосетей 5G.

В работе проведено исследование методов планирование да оптимизации систем абонентского радиодоступа на базе технологии 5G.Исследовано актуальное вопрос повышение качества предоставление услуг в сетях 5G.

Сделано анализ принципов постройки и функционирование сетей 5G, исследовано основные параметры радиоинтерфейса сети. Проведено моделирование сети 5G для района города Киев, проведено расчет емкости системы да проведен подбор необходимого оборудование.

Результаты работы позволяют оценить современные подходы к планированию. да оптимизации сети 5G, перспективы модернизации сетей связи для повышение качества обслуживание абонентов

Отрасль использование –современные инфотелекоммуникационные сети Украины.

Ключевые слова: MIMO, OFDM, 5G, LTE, сотовая сеть, кодирование, модуляция.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

на данный время беспроводные сети передачи информации есть одним с основных направлений развития инфокоммуникаций. В сравнить с раньше разработанными системами 5G обеспечивает улучшенные технические характеристики, включая максимальное скорость передачи данных более 10 Гбит/с, время задержки пересылки пакетов менее 1 мс, а также значительно более высокую спектральную эффективность. Системы 5G могут предоставлять значительно больший спектр услуг и их можно будет задействовать как у новых, так и у уже имеющихся у частотных операторов. полосах (до 6 ГГц и выше).

на сегодняшний день можно отметить бурное рост объема трафика в сетях подвижного связи 4 поколение, и чтобы обеспечить необходимую скорость всем своим абонентам, операторам приходится искать разные методы относительно повышение скорости передачи данных или относительно повышение эффективности использования частотного ресурса. способности, важной характеристикой системы является вероятность битовой ошибки, какая влияет на используемые алгоритмы модуляции да кодирование. Поэтому необходимо постоянно поддерживать баланс между этими двумя важными для пользователя характеристикам. Этого можно достичь за счет усовершенствование методов и моделей распределения ресурсов, а также эффективного планирование сети, поэтому повышение качества предоставления услуг в сетях 5G основе повышение эффективности распределения ресурсов да усовершенствование сервисной архитектуры есть актуальной научной задачей .

Для решение указанной задачи, необходимо выполнить планирование 5G сети, что включает измерение параметров да подробное планирование сети.

РАЗДЕЛ 1ОСОБЕННОСТИ РАДИОМЕРЕЖ МОБИЛЬНОГО СВЯЗИ

1.1 Анализ развития беспроводных телекоммуникационных сетей

Связь четвёртого поколения начали разрабатывать еще в 2000 году. В этот время уже появился стандарт 3G. Исследования в области связи показали, что с всего разнообразия технологий и стандартов 4G приемлемыми для развертывания могут быть только два: LTE и мобильная версия WiMAX.

LTE первоначально разрабатывался в виде дополнения к сотовым сетям 3G, а WiMAX «вырос» из беспроводных сетей передачи данных и голосовой связь была для него основной задачей. Именно LTE приобрел популярность уоператоров мобильного связи: его легко развернуть на базе сетей предыдущих поколений.

Первыми точками на карте LTE стали Стокгольм и Осло: 14 декабря 2009 года года TeliaSonera запустила сеть 4G в этих городах. Тогда Томас Йонссон, представитель TeliaSonera, рассказывал, что инвестиции в проект были существенно ниже, нож при переходе от 2G к 3G. За его словами, экономия была достигнута за счет того, что LTE можно развернуть на существующей инфраструктуре 3G

К концу 2013 года в мире было развернуто 265 сетей 4G, а уже 10 июня 2014 года этот показатель достиг 300 сетей – в 107 странах мира. Да у статистику приводит GSA.

В мире наибольшее распространение получили LTE-сети, работающие в диапазоне частот 1800 МГц: 129 таких сетей 4G (52%) было развернуто в 67 странах мира. Второй по популярности диапазон – 2,6 ГГц (25,6%), далее следуют 800 МГц (14,3%) и AWS (8,3%).

Пользователи LTE в среднем тратят в месяц 1,5 Гб данных. Этот показатель в два раза выше, чем у тех, кто не использует LTE. исследование GSMA Intelligence, что основаны на результатах опрос разных операторов, свидетельствуют о то, что абоненты 4G могут создавать ARPU от 7

к 20 раз больше, нож обычные клиенты мобильных операторов. LTE на развитых рынках может поднять ARPU на 10–40%.

Запуск сетей 4G в целом положительно повлиял как на операционные показатели операторов, так и рост потребления мобильного трафика. За счет увеличение объемов потребление мобильного интернета сеть

«четвертого поколение» может увеличить ARPU на 35-40% .

В нашей стране состоялся распределение частот для организации сетей четвёртого поколения между операторами связи. Фактически будет «два LTE» - первым появится FDD 2600 (Band 7), вторым – FDD 1800 (Band 3). Сети первого типа развернуты в городах с высокой плотностью населения, вроде Киева, Харькова, Днепра, тогда как основу по всей территории составили именно сети FDD 1800 (Band 3).

Все три крупнейших оператора мобильной связи – Lifecell, «Киевстар» и Vodafone - получили полосы радиочастот в диапазоне 2,5-2,6 ГГц, в целом выложив за них 2,456 млрд руб.

Самый дорогой лот, включающий частоты 2540-2545, 2565-2670/2660-2665 и 2865-2690 МГц, купил Lifecell. Причем оператор предложил неожиданно высокую цену – 601,6 млн руб при стартовых 572 млн руб. Vodafone, который также претендовал на этот лот, повышать ставку нет захотел. Второй лот, что включает полосы 2535-2540/2655-2660 МГц, тоже получил Lifecell, заплатив за него 307,65 млн. руб. То есть в целом Lifecell потратил 909,25 млн руб за две полосы шириной 15 МГц в диапазоне 2530-2535/2650-2655, 2525-2530/2645-2650 и 2520-2525/2640-

2645 МГц, суммарно выложив за них 916,3 млн руб.

Vodafone досталось всего два лота в диапазоне 2510-2515/2630-2635 и 2515-2520/2635-2640 МГц, потратив 631 млн руб за полосу шириной 10 МГц.

Диапазон 1800 МГц – наиболее универсальный для развития технологии 4G/LTE. В мире уже более 580 коммерческих сетей 4G связи, из них 272 сети – на частотах 1800 МГц. Получив возможность развивать услуги стандарта 4G на частотах 1800 МГц, операторы смогут использовать другие радиочастоты (например, 2,6 ГГц) для дальнейшего увеличения емкости. Именно за частоты данного диапазона операторы мобильного связи Украины вели усиленную борьбу на тендере. Результат торгов представлено на рис. 1.2.

В настоящее время современные технологии развиваются в одном направлении: до систем на базе OFDM-MIMO и Дальше к систем пятого поколение. В сотовых технологий одна четкая тенденция – миграция в сторону LTE, стандарта 3GPP.

Технология LTE обеспечивает теоретическую пиковую скорость передачи данных до 326,4 Мбит/с от базовой станции к пользователю (де-факто 5-10 Мбит/с) и до 172,8 Мбит/с в обратном направлении. Для сравнение, сети второго поколение (2G) теоретически способны обеспечить пиковую скорость передачи данных с помощью технологии GPRS 56-114 Кбит/с, а посредством EDGE к 473,6 Кбит/с. Сети третьего поколение (3G) обеспечивают скорость передачи данных к 3,6 Мбит/с. Реальная же скорость передачи данных пользователям LTE в полосе частот шириной 20 МГц составляет до 150 Мбит/с (у случае применения MIMO 2х2), а в обратном направлении - к 75 Мбит/с.

Основным преимуществом LTE является то, что она строится на базе существующего оборудование с сравнительно легкой интеграцией GSM и WCDMA, поэтому сеть LTE поддерживает существующие абонентские устройства 2G и 3G. Этого лишены сети WiMAX, которые, да само как сети LTE, относятся к четвертого поколение.

Рис. 1.3. Особенности постройки сети

В меру развития сетей LTE все более актуальными становятся вопрос тестирование инфраструктуры этих сетей Тестирование сети LTE необходимо проводить на протяжении всего жизненного цикла, начиная с запуска сети в эксплуатацию. Рассмотрим коротко ее архитектуры.

Сеть LTE состоит из наземной подсистемы радиодоступа E-UTRAN. (EvolvedUniversalTerrestrialRadioAccessNetwork), какую образуют узлы eNodeB - базовые станции LTE, и пакетного ядра EPC (EvolvedPacketCore). Узлы eNodeB осуществляют радиообмен с одними устройствами UE (UserEquipment), используя технологии OFDMA и SC-FDMA.

Узел eNodeB нет только реализует физический уровень сети LTE, а и выполняет множество других важных сетевых функций: управление радиоресурсами (включая контроль доступа к сети и динамическое выделение пользователям ресурсов в прямом да обратном каналах), сжатие заголовков IP-пакетов и шифрование потоков данных, передачу (за помощью телефона Uu) пейджинговых и широковещательных сообщений, маршрутизацию пользовательских данных к SGW и др.

Рис. 1.4. Архитектура мобильных систем связи

Узел MME обеспечивает сигнализацию в плоскости управления между EPC и UE, а также обеспечивает мобильность UE, включая роуминг между сетью LTE и сетями UTRAN (UMTS) и GERAN (GSM).

Помимо маршрутизации пакетов данных между PGW и E-UTRAN шлюз SGW служит «якорем» мобильности при осуществлении хендовера между узлами eNodeB и в режиме роуминга между сетью LTE и сетями 2G/3G. Кроме того, SGW управляет контекстами UE и инициирует вызовы неактивных UE, когда поступают назначены для них данные.

Шлюз PGW обеспечивает связь UE с внешними пакетными сетями и реализует правила системной политики, фильтрует пакеты для каждого пользователя с анализом этих пакетов, тарифицирует услуги, что предоставляются да есть

«якорем» мобильности при интеграции с не относящимися сетями доступа в сети 3GPP (WiMAX и CDMA2000).

До физического уровня LTE предъявляются самые высокие требования: скорость передачи 100 Мбит/с в нисходящем канале и 50 Мбит/с в восходящем, эффективное использование спектра, несколько частотных каналов на полосе 1,25…20 МГц. Для исполнение этих требований была выбрана технология мультиплексирование с ортогональным частотным делением сигналов (OFDM). Кроме того, в сетях LTE используется принцип «много входов – много выходов» (MIMO), который позволяет увеличить емкость канала (пространственное мультиплексирование) и повысить надежность сигнала.

Вместе эти две технологии отличают LTE от сетей 3G, основанных на множественном доступе с кодовым разделением (CDMA). Поскольку все аспекты физического уровня LTE охватить трудно, рассмотрим принцип работы в частотной области (FDD).

В нисходящем канале применяется принцип мультиплексирование с ортогональным частотным делением сигналов (OFDM). Он состоит в том, что весь доступный частотный диапазон делится на несколько тысяч поднесущих, какими данные передаются параллельно. Ортогональность частот обеспечивает отсутствие межсимвольной интерференции. За счет разделения канала на узкие полосы сигнал, какой передается угасает плавно, что разрешает отказаться от использование сложных частотных корректоров. Системы связи, основаны на OFDM, должны быть строго линейными, чтобы нет нарушалась ортогональность передаваемых сигналов.

Каждому передатчику выделяются определенные полосы спектра так, чтобы снизить уровень шумов и избежать возникновения интерференционных помех. Выходной поток последовательных данных превращается в параллельный, причем скорость передачи по каждому каналу уменьшается пропорционально количеству каналов. В результате скорость передачи всего потока нет меняется, однако увеличивается время передачи каждого бита, за счет чего уменьшается вероятность появления ошибки и искажений.

Информационные символы модулируются да комбинируются в передатчики блоком обратного быстрого преобразования Фурье (БПФ). В приемнике производится восстановление потока данных (прямое БПФ).

Обычно в канале присутствует временная дисперсия – части переданного сигнала принимаются с разными задержками через многолучевая распространение и отражений. В результате ортогональность частично теряется, появляется интерференция как между битами внутри символа, так и между символы. Для предотвращение перекрытие в начало OFDM-символа вставляется циклический префикс Tg, содержащий конечные биты предыдущего символ. При этом общая длина символа равно Ts = Tu + Tg, где Tu

Преимущества технологии OFDM:

интерференция в канале.

Несмотря на неоспоримы преимущества OFDM-технологии, в нее есть ряд недостатков. Во-первых, большая чувствительность к нестабильности частоты возникнуть через неидеальность схемы или эффекта Доплера, если устройство подвижный. Во-вторых, высокое отношение пиковой мощности к средней, оговоренное непоследовательным добавлением поднесущих, какое расширяет спектр сигнала и, соответственно, вызывает интерференцию в канале.

В восходящем канале используется множественный доступ с частотным разделением на базе одной несущей (Single Carrier Frequency Division Multiple Access, SC-FDMA) с циклическим префиксом, чтобы снизить отношение пиковой мощности к средней. Низкие значение PARP, кроме того, улучшают покрытие и производительность ячейки.

Технология SC-OFDMA реализуется в LTE с помощью дискретного преобразование Фурье (DFTS-OFDM - Discrete Fourier Transform Spread OFDM), которое часто называют обобщением SC-FDMA в частотной области. Дискретное превращение Фурье используется для мультиплексирование восходящих передач в отдельные частотные блоки, на которые разбивается полоса пропускания. Занимаемая одной несущей, полоса определяется на основе необходимой скорости передачи. Данные остаются последовательными и не распараллелируются, как это происходит в нисходящем канале. В результате, параметры соединения становятся одинаковыми в обоих направлениях. Однако, в восходящем канале наблюдается достаточно сильная межсимвольные интерференция, какая легко корректируется эквалайзером. Сигнал SC-FDMA лишен недостатков OFDM.

Рис. 1.5. Сравнение OFDMA и SC-FDMA

В временной области все промежутки времени выражаются через базовый интервал Ts=1/30720000. Продолжительность пакета равна 10 мс (Tframe = 307200 Ts). Каждый пакет разделенный на 10 одинаковых субкадра продолжительностью 1 мс (Tsubframe=30720 Ts). В свою очередь, субкадр состоит из двух слотов по 0,5 мс (Tslot = 15360 Ts), содержащих 7 или 6 символов OFDM в зависимости от типа циклического префикса (нормальный или расширенный).

Стандарт LTE предусматривает два типа радиокадров – для частотного (FDD) и временного дуплексирования (TDD)

Технология построения сетей беспроводного поколения связи, следующего за 3G, на базе IP-технологий, что отличается высокими скоростями передачи данных.

LTE может использоваться, как в парных (FDD), да и в нечетных (TDD) участках спектра. Первые релизы продукта от лидирующих поставщиков обеспечивают поддержку обоих дуплексных схем. В целом, FDD – обеспечивает большую эффективность и представляет более высокий потенциал использование устройств и инфраструктуры, тогда как TDD может выполнять роль хорошего дополнение, например, для заполнение пробел в сети.

Поскольку оборудование LTE практически идентично для случаев FDD и TDD (кроме фильтров), операторы, которые начнут сооружение сетей TDD, смогут впоследствии воспользоваться эффектом экономии на масштабе, который обеспечит широкое распространение продуктов FDD.

До 2011 года все мобильные системы связи использовали FDD, и более 90% частот, используемых системами мобильной связи в по всему миру – это парные наборы полос частот. В случае FDD, трафик вниз и вверх обеспечивается одновременно в разных частотных диапазонах. В системах TDD, передача в канале вверх и вниз нет ведется непрерывно, что разрешает использовать для организации канала один и тот же частотный диапазон. К примеру, если разделить время между передачей вверх и вниз в соотношении 1:1, то направление вверх будет использоваться только половину времени. Средняя мощность для каждого сеанса связи также, оказывается, равно половине пиковой мощности. Поскольку пиковая мощность ограничена регулятором, то в результате получается, что для той же пиковой мощности, TDD обеспечивает меньше покрытие, чем FDD.

Рис. 1.6. Сравнение FDD и TDD

Более того, операторы часто хотели б выделить более, нож половину своих ресурсов для организации канала вниз (чтобы повысить пиковую скорость в этом направлении). Если соотношение DL/UL равно 3:1, то для реализации сети TDD потребуется на 120% больше сайтов, чем для реализации сети FDD.

LTE базируется на трех основных технологиях: мультиплексирование за помощью ортогональных несущих OFDM (OrthogonalFrequency- DivisionMultiplexing),многоантенные системы MIMO (Multiplе InputMultipleOutput) и эволюционная системная архитектура сети (SystemArchitectureEvolution).

Принципиально, что дуплексное разделение каналов может быть как частотным

(FDD), да и временным (TDD). Это разрешает оператором очень гибко использовать частотный ресурс. Такое решение открывает путь на рынок тем компаниям, которые нет владеют содействием частотами. С другого стороны, поддержка FDD очень удобно для традиционных сотовых операторов, поскольку в них спаренные частоты есть «за определением» - да организованы практически все существующие системы сотовой связи. Сама же по себе система FDD существенно более эффективна в плане использования частотного ресурса, чем TDD, - в ней меньше накладных расходов (служебных полей, интервалов и т.п.).

Обмен между базовой станцией (БС) и мобильной станцией (ТС) строится за принципом циклически повторяющихся кадров (в терминологии LTE - радиокадр). Продолжительность радиокадра - 10 мс. Все временные параметры в спецификации LTE привязаны к минимальному временному кванту Ts = 1 / (2048·Δf), где Δf – шаг между поднесучими, стандартно – 15 кГц. Таким образом, продолжительность радиокадра - 307200Ts. Сам же квант времени отвечает тактовой частоте 30,72 МГц, кратно стандартной в 3G-системах (WCDMA с полосой канала 5 МГц) частоте обработки 3,84 МГц (8 × 3,84= 30,72).

Стандарт LTE подразумевает два типа радиокадров. Тип 1 предназначен для частотного дуплексирование - как для полного дуплекса, да и для полудуплекса. Такой кадр складывается с 20 слотов (длительностью 0,5 мс), нумерованных от 0 до 19. Два смежных слота образуют субкадр (рис 1.9). При полнодуплексном режиме радиокадры в восходящем и нисходящем каналам передаются параллельно, но с оговоренным в стандарте временным сдвигом.

Как уже отмечалось, уLTE используется модуляция OFDM, какая хорошо исследована в системах DVB, Wi-Fi и WiMAX. Напомним, технология OFDM предполагает передачу широкополосного сигнала за помощью независимой модуляции узкополосных поднесущих вида Sk (t) = ak · sin [2π (f0

+ kΔf)], расположенных с определенным шагом по частоте f. Один OFDM-символ содержит набор модулированных поднесущих. Во временной области OFDM-символ включает поле данных (полезная информация) и да званый циклический префикс CP (CyclicPrefix) – повторно передан фрагмент конца предыдущего символа (рис.1.11) Назначение префикса - борьба с межсимвольной интерференцией в приемнику в результате многолучевого распространение сигнала. Отбит сигнал, что приходит с задержкой, попадает в зону префикса и нет накладывается на полезный сигнал. В LTE принят стандартный шаг между подносящими Δf = 15 кГц, что соответствует длительности OFDM-символа 66,7 мкс.

Рис. 1.7. OFDM-символ с циклическим префиксом

Каждому абонентскому устройству (АУ) в каждом слоте назначается определенный диапазон канальных ресурсов в частотно-временной области (рисунок 1.14) - ресурсная сетка. Ячейка ресурсной сетки - да званый ресурсный элемент - соответствует одной поднесущей в частотной области и одному OFDM- символа - в временной. Ресурсные элементы образуют ресурсный блок - минимальную информационную единицу в канале. Ресурсный блок занимает 12 поднесущих (т.е. 180 кГц) и 7 или 6 OFDM-символов, в зависимости от типа циклического префикса (табл.2) – так, чтобы общая продолжительность слота составляла 0,5 мс. Число ресурсных блоков NRB в ресурсной сетке зависит от ширины полосы канала и составляет от 6 до 110. Ресурсный блок - это минимальный ресурсный элемент, что выделяется для абонентского устройства планировщиком базовой станции. О распределение ресурсов в каждому слоты базовая станция сообщает в специальном управляющему канале.

Продолжительность префикса 4,7 мкс позволяет бороться с задержкой отраженного сигнала, что прошел путь на 1,4 км больше, нож сигнал, что распространяется прямо. Для систем сотового связи в условиях города этого обычно вполне достаточно. Если же нет – используется расширенный префикс, что обеспечивает подавление межсимвольной интерференции в

ячейках радиусом к 120 км.

Рис.1.8. Ресурсная сетка LTE при стандартном шаге поднесущей Δf = 15 кГц

Такой огромные ячейки полезны для разного рода широковещательных сервисов (MBMS), таких как мобильное ТВ-вещание. Для этих же режимов (лишь в нисходящем канале) предусмотрена особая структура слота, с шагом между поднесучими 7,5 кГц и циклическим префиксом 33,4 мкс.В слоте при этом всего три OFDM-символа.

Таблица 1.1

Физический префикс в нисходящем канале при Δf = 15 кГц

Каждая поднесущая модулируется за помощью 4-, 16- и 64-позиционной квадратурной фазово-амлитудно модуляции (QPSK, 16-QAM или 64-QAM). Соответственно, один символ на одной поднесущей содержит 2, 4 или 6 бит. При стандартном префиксе символьная скорость составит 14000 символов/с, что соответствует, при FDD-дуплексе, агрегатной скорости от 28 до 84 кбит/с на поднесущую. Сигнал с полосой 20 МГц содержит 100 ресурсных блоков или 1200 поднесущих, что дает общую агрегатную скорость в канале от 33,6 до 100,8. Мбит/с.

Спецификации LTE определяют несколько фиксированных значений для ширины восходящего и нисходящего каналов между БС и АС (в сетях E-UTRA) (табл.3). Поскольку в OFDM используется быстрое превращение Фурье (БПФ), число формальных поднесущих для упрощения процедур цифровой обработки сигнала должно быть кратным N = 2n (т.е. 128, 256, …, 2048). При этом, частота выборок должна составлять Fs = Δf · N. При заданных в стандарте значениях она оказывается кратной 3,84 МГц - стандартной частоте выборок в технологии WCDMA. Это очень удобно для создание многомодовых устройств, что поддерживают как WCDMA, да и LTE. Понятно, при формировании сигнала амплитуды «лишних» поднесущих (включая центральную поднесущую канала) считаются равными нулю.

Таблица 1.2.

Параметры канала передачи между БС

на отличие от 4G, новейшие сети 5G имеют боль широкие сферы применение. Перечислим основные с них.

Ультранадежный связь с низкой задержкой (URLLC) – это набор функций, которые обеспечивают низкую задержку да сверхвысокую надежность для критически важных приложений, таких как промышленный Интернет, умные сети, удаленная хирургия и интеллектуальные транспортные системы Дизайн службы с низкой задержкой да высокой надежностью включает несколько компонентов: интегрированную структуру кадра, невероятно быстрый течение, эффективный контроль да общий доступ к ресурсов данных, передачу восходящей линии связи на базе без грантов и усовершенствованные схемы кодирования каналов Но проектирование физического уровня будет самой сложной задачей, поскольку удовольствие низкой задержки да сверхвысокой надежности - две противоречивые требования одновременно есть непростой задачей.

Рис. 1.9. Оценка радиоволны и пропускной способности базовой полосы нескольких частот 5G NR

5G можно ввести как в автономном режиме с помощью 5GC (5GCore), да и в не автономном режиме, используя EPC 4Gили 5GC.

Итак, существует несколько возможных "путей", какими могут следовать операторы, чтобы сначала ввести 5G, а потом перенести его к целевой конфигурации. Выполним анализ возможных сценариев внедрение да миграции. В качествапредыдущих данных предполагается, что оператор:

В этом сценарии оператор переходит непосредственно с EPS на автономный 5Gза помощью механизмов мобильности inter-RAT, что используются для перемещение устройств между 4GLTE под покрытием EPC да 5GNR под покрытием 5GC. с ключевых преимуществ этого варианту является то, что архитектура SA может в полной мере воспользоваться возможностями конечной сети 5G, поддерживаемой NR и 5GC, обеспечивая эффективное и эффективное обслуживание, особенно для вертикальной отрасли. Новые функции,

включая архитектуру, основанную на услугах, нарезание сквозных сетей (NetworkSlicing) да MEC (MobileEdgeComputing), можно включить соответственно к конкретных требований каждой службы, обеспечивая индивидуальный опыт пользователя.

В начале развертывания не рассматривается прямое взаимодействие между доменами 5GS и 2G/3GCS (рис.1.10.). Поскольку двойное подключение не требуется, рабочая погрузка и стоимость существующего обновления и модификации eNB 4G относительно низки, только незначительные обновления необходимы для поддержки взаимодействия с 5G.Если оператор предоставляет покрытие VoLTE (VoiceoverLTE) то можно предоставлять голосовые услуги IMS через сеть 5G (5GS), или использовать существующую услугу VoLTE

Рис.1.10.Описвариантавид EPSдоSA

Этот вариант описывает переход с EPS на автономную сеть с расширенной EUTRA, что позволяет совместимым устройствам использовать двойное подключение для сочетание радиодоступа LTE да Одной. с ключевых преимуществ этого варианту есть то, что он требует только разработки спецификаций NR как нет автономного доступа как части E-UTRAN, подключенного к EPC, а не спецификации полной системы 5G.

Рис.1.11.ОписвариантаEPSдоNSA

Этот вариант возможен по условия перехода от нестандартного донесамостоятельного и автономного 5G из подклю чениемRANдо 5GC параллельно к подключению EPC для ранних устройств 5G.

Рис. 1.12. Описание варианта от EPSк NSA да SA

Хотя сеть не смогла воспользоваться преимуществами 5GC в NSA, на этом пути 5GC разворачивается таким образом, чтобы все преимущества сквозных возможностей сети 5G могли быть предоставлены пользователям. Этот путь позволяет оператором предоставлять начальные случаи использование 5G (например, мобильный широкополосный доступ), используя установленную базу LTE да EPC.

Выводы:

В основе работы положена технология 5G, что строится на базе существующего оборудования со сравнительно легкой интеграцией LTE и WCDMA. создание стандарта следующего поколения 5G можно назвать наращиванием возможностей высокоскоростных систем мобильного связи, уменьшение стоимости передачи данных, расширение спектра услуг, предоставляемые.

РАЗДЕЛ 2

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАДИОИНТЕРФЕЙСА ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЕ СЕТИ 5G

Вопросы планирования сетей 5G недостаточно изучены, в этой области мал практический опыт и недостаточно экспериментальных данных.

По этой причине ограничимся выявлением особенностей технологий, которые могут предоставить явный влияние на планирование сетей, а также опишем ожидаемые особенности самого процесса планировка.

Агрегация несущих (CA) была введена в 3GPP, чтобы разрешить UE одновременно передавать и принимать данные на нескольких компонентных носителях от одного eNB.CA может увеличить пропускную способность пользователей с увеличением совокупной пропускной способности.

Двойное подключение (DC) было введено в 3GPP, чтобы разрешить UE одновременно передавать и принимать данные о многокомпонентных носителях из двух групп ячеек через главный eNB (MeNB) и вторичный eNBSeNB. DC может увеличить пропускную способность пользователей, обеспечить надежность мобильности и поддерживать балансировка нагрузка посреди eNB.

Рис. 2.1 – Двойное подключение

Network Slicing (NS) является главным, но сложным атрибутом сети 5G. Соответственно к NGMN, NS определяется как набор сетевых функций да ресурсовдля запуска этих сетевых функций, образуя полноценную инстанцированную логическую сеть для удовольствие определенных характеристик сети, что требуются экземпляром службы. Другими словами, NS – это основной субстрат, предлагаемый операторами мобильных сетей, с которых осуществляется множество предприятийуслуги разворачиваются да работают эффективно да экономически.Виртуализация - ключевая технологияактиватор для реализации полностью или частично изолированного экземпляра NS (NSI).Он абстрагирует ресурсы физической да виртуальной инфраструктуры, такие как вычисления, сеть,памяти и хранилища, предлагая логические ресурсы с настроенными параметрами политики да конфигурации. Такой логические ресурсы потом назначаются разным арендаторам, например, вертикали, которые образуют виртуализированы функции тоналоженное подключение, что отвечает желанным потребностям обслуживание.Виртуальная сетевая функция (VNF) может вместитьпростые сетевые функции, например, виртуальный брандмауэр или более сложные, например, виртуальная мобильная основная сеть. Функция виртуализированной сети (VNF) может вместить простые сетевые функции, например, виртуальный брандмауэр или больше сложные, к примеру, виртуальное ядро мобильной сети. Каждому VNF присваивается определенный тип и сумма виртуализированных ресурсов VNF соединены между собой в порядка наложения топологии сети над четко определенными виртуальными или логическими ссылками для создание полноценного NSI. NSI, как правило, складывается с нескольких экземпляров подсетей Network Slicing (NSSI), что представляют группу экземпляров сетевых функций да логического подключение. NSSI есть частью или полными составляющими NSI.

инфраструктуру. Чтобы понять присущую сложность, мы перечислим ниже некоторые основные процессы, участвующие, когда запрос на срез поступает от третьей стороны:

а) Требования к ресурсам НСИ с точки зрения вычислительных, хранилищных да сетевых ресурсов.

b) Топология да тип подключение NSI, политика, изоляция да требования безопасности.

Такой процессы имеют несколько архитектурных последствий, что требуют эффективных контроллеров на разных уровнях слоя. Как показано на рис.2.3, существует необходимость иметь по крайней мере три уровня контроллеров. То есть два контроллера субдоменов для организации ресурсов Инфраструктуры виртуализации сетевых функций (NFVI) и управление сетью Специальный контроллер срезов для организации и управления НДИ в каждом соответствующем домене и всесторонний сквозной координатор срезов для унификации управление отдельными многодоменными НСИ.

Предложенная архитектура сетевых фрагментов в нескольких административных да технологических доменах проиллюстрированная на рис. 2.4. Архитектура учитывает масштабируемость с ее основными компонентами да функциями, описанными ниже.

Предлагаемая архитектура вводит функциональную плоскость, известную как ServiceBroker, для обработки входных запросов на срезы от вертикалей,

-контроль приема да ведение переговоров с учетом аспектов обслуживание.

-управление взаимосвязью с пользователем / владельцем среза, что обеспечивает прямой интерфейс арендатора с объединенной плоскостью многодоменного проводника службы.

-управление доходами НИИ, какое предполагает выставление счетов да

начисление платы владельцам фрагментов.

-планирование NSI, есть время начала да завершение, связанный со составом фрагментов и выводом из эксплуатации.

Как правило, ServiceBroker собирает абстрагированному информацию о возможности службы относительно разных административных доменов, создавая глобальное хранилище службы поддержки. Он также взаимодействует с операционной /архитектуре предлагается количественный анализ и сравнение. Другие рассмотрены подходы включают стандартные усилия на основе 3GPP, ONF-SDN, ITU-T и ETSINFV-MANO и репрезентативные исследовательские проекты, ориентированные на 5G-EX, 5G! Pagoda и 5G-NORMA.

Чтобы сделать анализ сжатым, выбрано следующий набор признаков:

Таблица 2.1 обобщает детали количественного анализа, показывая функциональные да эксплуатационные особенности, где предложена нами многодоменная архитектура совершенствует современный уровень.

Общая архитектура сети радиодоступа (RAN) изображена на рис. 2.5, базируется на базовой архитектуре, включая консенсус фазы 1 5GPPP да последние технические характеристики выпуска 3GPP относительно NG-RAN, включающего добавление уровня протокола адаптации служебных данных (SDAP) и интерфейса F1 с разделенным централизованным блоком – распределенным блоком (CU-DU). Инновационная архитектура способна обеспечить покрытие SmallCell (SC) для нескольких операторов «как услуга», обогащенная двухуровневой архитектурой включает первый распределенный уровень для предоставление услуг с низкой задержкой да второй централизованный уровень для обеспечение высоких вычислительная мощность для вычислительных сетевых приложений. Универсальность архитектуры дополнительно улучшается за помощью высокопроизводительных методов виртуализации для изоляции данных, уменьшение задержек и эффективности использования ресурсов, а также путём организации легких виртуальных ресурсов, что обеспечивает эффективное размещение функций виртуализированной сети (VNF) и реальную миграцию.

В частности, предложенное решение предусматривает виртуализацию и распределение. небольшой пропускной способности, в тот же время оно направленное на поддержку расширенных служб облачных облаков, обогащая сетевую инфраструктуру краевой облаком.

CU может быть дополнительно разделен на часть плоскости управления (CP), какая называется CU-C или CU-CP, да часть UserPlane (UP), что называется CU-U или CU-UP. Такое разделение позволяет внедрять CU- C да CU-U в разных местах, как показано на рис. 2.5. Другим дополнительным вариантом разделения является разделение нижнего слоя, которое применимо к DU. Стоит указать, что ОП может работать как небольшая ячейка. Архитектура RAN улучшает базовую архитектуру благодаря функциональным моделям, что следуют с инноваций 5GPPP, как указано в следующих разделах. Одним из таких расширений является уровень контроллера, обеспечивающего программируемость RAN, с точки зрения функций управления RAN, как реализация конкретной программы (APP) Приложения могут работать на интерфейсе North- BoundInterface (NBI) через перекрестный контроллер срезов (XSC) да Intra- SliceController (ISC), а связь с RAN может поддерживаться через интерфейс с ограничением на юг (SoBI). Можно предсказать, что такие приложения обеспечивают функцию медленного управление да могут поддерживать функции управление RAN, такие как управление радиоресурсами (RRM). Для удовольствие самых взыскательных случаев использование, включая транспортные программы, что имеют самое важное значение для безопасности, предполагается сотрудничество нескольких ссылок; кроме того, введены местные сквозные пути, чтобы минимизировать задержку между транспортными средствами да участниками дорожного движения, расположенных в соответствующий близости.

Использование технологии виртуализации сетевых функций (NFV) позволяет развертывать множество мелких ячеек (например, gNB для связи с видимым светом в зданиях) без затрат на передачу сигналов с 5GCore. Как изображено на рис. 2.5, несколько малых ячеек можно рассматривать как одну маленькую ячейку путем развертывание VNF в тучи как формы вычислительной обработки с несколькими доступами (MEC). Другими возможными сценариями развертывания для малых ячеек является или подключение всех мелких ячеек ячеек непосредственно к 5GCore с использованием интерфейса NG, что видится и управляется ядром 5G, или использование режима двойного подключение. Использование VNF значительно уменьшает передачу сигналов по сравнению с другими возможными сценариями развертывание.

Архитектура ядра сети.

Сетевая архитектура, улучшенная для многоадресной передачи да трансляция, показанная на рис. 2.6. Архитектура представляет новые NF, а также новые функциональные возможности существующих NF Следует отметить, что еще одна альтернатива была изучена в .

UE разлагается на приложение, конвергентное промежуточное программное обеспечение, модем 5G 3GPP и модем, не являющийся 3GPP.В случае прозрачного многоадресного транспорта многоадресные PDU передаются от модемов к сетевого интерфейса, предлагаемого операционной системой, откуда они потребляются либо непосредственно приложением, либо конвергентным промежуточным. программным обеспечением, например клиентская библиотека HTTP, что реализует HTTP через многоадресный QUIC. В случае служб "точка-много точек", конвергентное промежуточное программное обеспечение есть однородной сущностью к функции управления Xcast (XCF) и функции пользователя плоскости Xcast (XUF).

Функциональные возможности XCF, связанные с плоскостью управление интерфейсом xMB, включают аутентификацию да авторизацию XCF для поставщика контента и наоборот, создание, модификацию и прекращение служб и сеансов. XCF взаимодействует с другими NF через интерфейс, основанный на услугах, и через контрольную точку Nx из XUF.

XUF – это точка входа содержимого от поставщика содержимого. Плоскость использование интерфейса xMB предлагает как вытягивание, да и нажатие для проглатывание содержимого. Функциональные возможности XUF включают, например, надежную доставку данных за помощью однонаправленного транспорта (например, FLUTE ) и исправления ошибок вперед на уровне программы (AL-FEC). XUF отправляет многоадресные IP-пакеты через туннель N3 в UPF.

UPF расширенный для поддержки обнаружение членство в группе многоадресной передачи, например Протокол управление Интернет-группой (IGMPv4) или Открытие слушателей многоадресного связи (MLD) да маршрутизация многоадресной передачи (например, независимая от протокола многоадресная передача) на приложение к уже указанных функциональных возможностей.

Функции управление сеансами SMF используются для распределения ресурсов да настройка системы для многоадресной передачи или трансляции. Процедуры управление сеансами запускаются или за сообщением от UPF, и от UE, или от XCF .

Нужно выполнить несколько шагов NF и других объектов архитектуры, чтобы включить многоадресную передачу или трансляцию. Здесь мы коротко опишем процедуру, связанную с модификацией сеанса PDU, обеспечивающей прозрачный многоадресный транспорт и приводит к конфигурации системы, как показано на рис. 2.6. на первом шаги UE передает сообщение (например, IGMPv4), чтобы присоединиться к группе многоадресной передачи. Прием этого сообщения вызывает событие пользовательской плоскости на UPF, о которой сообщается SMF. SMF ищет существующий многоадресный контекст для этой группы или создает новый многоадресный контекст, если событие запускается для первого UE, присоединяемого к группе. Затем SMF инициирует процедуру обновления сеанса PDU, во время которой RAN получает информацию о группу многоадресной передачи и присоединяющейся к ней UE. RAN сохраняет информацию о все UE, что присоединяются к группы многоадресной передачи.

RAN использует информацию для конфигурации RANUE. RAN также принимает решение на основе этой информации относительно наиболее эффективной передачи, есть набора одноадресных передач от одной ячейки к многоточек (SC-PTM) и многокамерных передач от точки к многоточкам (MC-PTM).

Интегрированная система анализа учитывает возможности анализа данных нарез их уровнях вводит функции анализа данных (DAF) в домене базовой сети (NW) (NWDAF), большие данные и управление и оркестрация (большие данные/ MDAF), уровень функций программы (AFDAF) , UE / RAN-DAF и сеть передачи данных (DN-DAF). Каждый аналитический модуль логических данных реализован в виде нескольких экземпляров для разных случаев использования и целей. Например, модуль больших данных на уровне управления и оркестрации может быть реализован как несколько экземпляров на домены (например, анализ данных RAN, анализ данных VNF и т.п.) на разных уровнях (например, междоменный / внутренний домен). Так структура разрешает разрабатывать выделен аналитический модуль данных на разных уровнях, а также позволяет оптимизировать межслойный уровень. Различные модули анализа данных могут быть взаимосвязаны с SBIs. Ниже приведено список примеров реализации интерфейсов в интегрированный системе анализа данных, показанных на рис.2.7. ихNF (например, в домене RAN), проведениеаналитики относительно расчетного вычислительного загрузка / условий вычислительных ресурсов есть ключевым для исполнение таких действий, как разгрузка нагрузка обработки к другим блоков обработки облака.

В режиме реального времени : аналитика может выполняться в операциях в реальном времени (например, предсказание канала в масштабе времени). Однако это более сложная задача, поскольку может потребоваться дополнительная обработка, а накладные расходы могут повлиять на производительность.

Почти реальный время / нереальный время : в этом случае аналитика выполняется во временном масштабе сек/мин/час и может касаться определенных типов прогнозирование (например, распределение нагрузка в географической области). В Open-RAN (O-RAN) операции почти в реальном времени были определены для охват таких операций, как управление QoS, управление трафиком, управление мобильностью, которые могут быть полудинамическими (например, масштаб времени в 100 с).

По требованию : Это может касаться как аналитики в режиме реального времени, да и нет в режиме реального времени, и это тот случай, когда вертикаль или оператор требуют включения этой функции в качестве услуги для определенной области или часового окна, чтобы удовлетворить требования срез сети.

Инфраструктура транспортной сети. Технологии проводных сетей

Одной с главных проблем, какую должна решить транспортная сеть, есть обеспечение связи междуDU да CU, используя общецифрованные форматы. Они уже стандартизированы или находятся на стадии стандартизации, такие как Общий общедоступный радиоинтерфейс (CPRI) да расширенный CPRI (eCPRI), применяя в RAN более гибкие варианты интерфейса, позволяющие адаптировать функциональные разбивки между CU и DU с учетом требований случая. как возможности транспортной сети на приложение к оцифрованного решение FH, значительно внимание уделяется аналоговым решением FH, которые пытаются воспользоваться преимуществами уменьшенной сложности RadiooverFiber (RoF), предлагая, с другого стороны, пониженную гибкость архитектуры и подключение.

Сменные требования к услугам 5GRAN требуют разработки новых решений на транспортной сети для взаимосвязи RU с распределенными (тип MEC) или централизованными вычислительными ресурсами (Центры данных) для обработки функций BB. Эти решения должны одновременно обеспечивать высокий уровень гибкости, ресурсной и энергетической эффективности Принятие транспортных сетей высокой пропускной способности да гибкости, которые полагаются намасштабируемые и энергетические, а также экономически эффективные программируемые технологии, являются перспективным подходом к решению возникающих проблем в результате текущих и будущих RAN.

В этом контексте общий рассмотрение вопрос относительно программного обеспечение сети и программированности усовершенствованных аппаратных решений (HW) позволит динамически распределять разнообразные Задача между централизованными да распределенными элементами. Это даст возможность физически и виртуальным сетевым функциям должным образом совмещать и развертывать этаж любого программируемого вычислительного да / или сетевого элемента В качестве примера программируемые NF могут быть размещены локально на сетевых узлах (подходит для приложений с низкой задержкой), или на удаленном сервере (без строгих ограничений задержки).

В следующем материале представлены некоторые самые современные транспортные технологии, которые сейчас испытываются на разных европейских тестовых стендах 5G.

динамические да гибкие решение, чтобы предложить более высокий уровень детализации на уровне длины волны, а также большую эластичность с точки зрения оптического спектра

Одним из таких примеров активного оптического транспорта является оптическая сеть, разделенная временем (TSON). Это оптическое сетевое решение на основе кадра предлагает детализацию переключение под длину волны .

TSON обеспечивает связь между RU, DU да CU, и может обеспечить концепцию виртуальных BBU (vBBU) да облегчить эффективный обмен вычислительными ресурсами.

TSON поддерживает эластичное распределение полосы пропускания на уровне временного кадра. Хотя сначала TSON разрешает обрабатывать кадры Ethernet, его конфигурация может поддерживать широкий спектр структур кадрирования да коммуникационных протоколов, включая CPRI, eCPRI да Инициативу архитектуры открытой базовой станции (OBSAI), как собственно, да и через их пакетные версии. Для достижение этого TSON полагается на общую да гибкую структуру распределения ресурсов, принимающую иерархию с трех уровней детализации ресурсов, включая соединение, кадры и временные срезы (рис. 2.9). Соединение относится к установлению пути световой волны под длиной волны между любыми двумя конечными точками в домене TSON. Каждый кадр делится на временные срезы как самые маленькие единицы сетевых ресурсов, есть фактические подламбда-ресурсы Длина кадра да количество временных срезов внутри кадра определяют минимальную детализацию, достижимую сетью TSON. Фреймворк TSON предлагает очень гибкую оптическую платформу, какая поддерживает переключение длин волн, длину кадра от 64 нс до 25,6 мкс и переменную скорость передачи данных от 30 Мбит/с до нескольких Гбит/с, при 30 Мбит / с шаг.

TSON включает два различных типа узлов, краевые и основные узлы,

включая разную функциональность уровней сложности. Краевые узлы TSON обеспечивают интерфейсы между другими технологическими доменами, включая RAN, пассивные оптические сети и домены MEC или центры обработки данных, которых размещены ресурсы вычислений/хранения, и наоборот. Типичный пример приведены на рис. 2.10, где мультиплексирование с пассивным делением длины волны (WDM) обеспечивает гибкие FH-соединения между RU на стороне антенны и BBU в центральном офисе (CO).

Краевые узлы представляют гибридную подсистему, способную обрабатывать непрерывные (потоки ввода-вывода) да пакетные потоки (трафик Ethernet). Оптическая полоса пропускания, предназначенная для различных служб, не фиксирована, но ее можно точно определить исходя из требований каждой услуги. Основные узлы TSON не выполняют никакой обработки данных, но оптически переключают трафик. Поэтому основной узел TSON на базе FPGA управляет быстрыми оптическими переключателями для настройка пути соответственно к запросов на обслуживание.

TSON также предоставляет возможность мультиплексирование трафика eCPRI да CPRI путем соответствующего назначение соответствующих ресурсов (длины волн, временных интервалов) да установка разных приоритетов для разных потоков трафика в зависимости от необходимого QoS.Пример этого процесса показано на рис. 2.11, где два потока eCPRI на основе Ethernet агрегируются TSON Edge 1 в один поток, а затем мультиплексируются вместе с потоком CPRI, назначая разную длину волны каждому с них.

Затем или две длины волны подаются в селективный переключатель 1 длины волны (WSS 1). Затем WSS 1 мультиплексирует пакеты eCPRI и CPRI. через одно волокно да присылает их на WSS 2. WSS 2 принимает потоки восходящего потока и демультиплексирует их в потоки пакетов eCPRI и CPRI на основе их длины волны. Узел TSONEdge 2 принимает пакеты из портов Ethernet да CPRI да передает их по отдельности своим клиентам. В дальнейшем сценарии, наоборот производится операция.

TSON полностью поддерживает SDN, а параметры узлов TSON программируются подходящим контролером.Кроме того, TSON поддерживает программируемый контроль потока трафика (есть VLAN, DestMAC, SrcMAC).

Ethernet-транспорт

Снижение общих расходов да повышение эффективности работы представляют две ключевые цели как SDN, да и оператора Ethernet. В транспортной сети технология «весь IP, весь Ethernet»

должна палатке обеспечить основу, на которой будут строиться MNOихбудущиепрограммированныесети, основанная SDN и готовые досрезы.

Кроме того, мосты Ethernet изначально были разработаны для обеспечения максимального трафика без необходимости максимальной задержки через сеть. Из-за необходимость использование Ethernet для аудио- да видеотрансляции в профессиональных студиях, существует технология IEEE 802.1 Ethernetстандартизация механизмов, обеспечивающих нулевую потерю пакетных перегрузок, а также контроль задержки да вариации задержки пакетов (PDV). Недавно основными двигателями для дальнейшего развития стандартизации есть промышленный контроль да автомобильное применение, новейшим есть мобильный FH.

Для транспортной сети основными направлениями деятельности является Ethernet через многопротокольную коммутацию этикеток (EoMPLS), Ethernet через SONET/SDH, Ethernet через DWDM и Ethernet через оптическую транспортную сеть (OTN). Недавно подходы также сосредотачиваются на технологиях Flex-E и X-Ethernet для увеличения мощности и управления динамикой нагрузка да обеспечение гарантий производительности.

В частности, каждый упомянутый шар поддерживает:

Адаптация скорости осуществляется путем простоя вставки/удаления соответственно к IEEE 802.3. Этот коэффициент немного меньший, нож показатель клиента Flex-E, чтобы разрешить маркеры выравнивания на PHY группы Flex-E и вставить накладные расходы Flex-E в пару. Затем все блоки 66b от каждого клиента Flex-E последовательно распределяются в календарь группы Flex-E, где выполняется мультиплексирование. Введение к Flex-E да возможны случаи использование Flex-E описаны Google в работах . В работах авторы представляют интеграционный подход управления и управления FlexEthernet через OTN.

Кроме того, недавно были предложены механизмы Ethernet с чувствительной к времени сетью (TSN) для обеспечение низкой задержки в Ethernet в сочетании со статистическим мультиплексированием. TSN - это набор подстандартов IEEE 802 Ethernet, определяемых группой задач IEEETSN. Новые стандарты описывают несколько механизмов для улучшенной или даже гарантированной доставки трафика Ethernet в режиме реального времени.

Беспроводной.

Неоднородность сети в 5G предполагает интеграцию усовершенствованных беспроводных систем, что позволяют соединять большую количество конечных устройств. Сеть беспроводного транспорта и доступа будет базироваться на технологиях Sub-6, технологиях mmWave да массивных методах MIMO, используя намного большую количество антенн в gNB для улучшение скорости передачи данных, надежности и энергоэффективности. Они будут сосуществовать с устаревшими (2-3G), LongTermEvolutionLTE (4G) да технологиями Wi-Fi, чтобы обеспечить более широкое покрытие и доступность, большую плотность сети и повышенную мобильность.

С точки зрения беспроводных технологий, транспортная сеть данный момент рассматривает плотный слой мелких ячеек, работающих в диапазоне частот 100 МГц - 100 ГГц. Беспроблемная интеграция технологии mmWaveBH с технологией Sub-6 Non-Line-of-Sight (NLoS) общепризнана как технология, что обеспечивает идеальное сочетание мощности и покрытия операторами разворачивают беспроводную сеть, особенно в сложных городских дислокациях .

Миллиметровая волна (mmWave)

Миллиметровая волна представляет себя как ключевая технология для решение повышенных скоростей передачи данных, необходимых для обслуживание плотных городских районов. Кроме того, сочетание высокой скорости передачи данных и диапазона с высокой раздельным способностью есть одной с ключевых особенностей, какую эта технология может разблокировать ближайшим иногда. Эта функция может быть полезной для новых услуг, таких как программы, что имеют важное значение для безопасности, дополнена реальность, помощь в жизни тому подобное.

В данный время беспроводные BH-каналы MmWave устанавливаются за с помощью многогигабитных BH-технологий на основе WiGig (IEEE 802.11ad), работающих в V-диапазоне на частоте 60 ГГц. Такие решения используют электронное управление лучом для установка разных конфигураций топологии. Ожидается, что или узлы поддерживают методы отслеживание луча и многовыходного многовыходного выхода (MIMO), а также расширены программируемыми сетевыми процессорами, что позволяют легко конфигурировать / модифицировать или контролировать функции сети за помощью контроллера SDN.

данный момент или технологии сосуществуют с технологиями Sub-6 GHz, чтобы получить пользу от их совместного расположения , поскольку решение Sub-6 позволяют работать NLoS и могут дополнять узлы mmWave в ситуациях, когда узлы mmWave сталкиваются с условиями NLoS. Технологии Sub-6 будут обеспечены возможностями самопереработки. Размещение этих технологий также может способствовать локализации дополнительных станций. Как пример, измерение угла до 6 ГГц могут поддерживать механизмы наведения пучка mmWave с использованием ширины ширины луча настолько, насколько последние могут разрешить точную локализацию статических и движущихся узлов.

Ключевой особенностью решений mmWave есть сочетание оптимизированных аппаратных ускорителей с программируемой параллельной обработкой А именно, будучи программно определенными как MAC, да и PHY, что разрешает исследовать и постоянно приспосабливать производительность новых беспроводных алгоритмов mmWave в контексте передовых исследовательских платформ .

Еще одной специфической работой в mmWaves есть сочетание мультиантенных (MIMO) методов на этих частотах. по сущности, архитектура mmWaveLine-of-Sight (LoS) MIMO особенно интересно для беспроводных BH- программ, где необходимо поддерживать очень высокую скорость передачи данных. Количество параллельных потоков данных, поддерживаемых этими системами, определяется двумя факторами - расположением антенной решетки да продуктом диапазона передачи длины волны. Это означает, что расстояние между элементами антенны соотносится с достижимым диапазоном связи (т.е. разделением между передатчиком и приемником). Другими словами, когда нужны дополнительные потоки, нужно или увеличить размер массива, или уменьшить длину волны или диапазон.

Максимально достижимые скорости для различных конфигураций антенн показаны на рис. 2.13. Эти результаты представляют теоретическую верхнюю границу достижимой. нормы. Для практических систем этот показатель низший и ограниченный ВЧ- нарушениями. Например, учитывая стандарт IEEE 802.11ad, с расчетным SNR 25,95 дБ, может поддерживаться высокая схема модуляции и кодирование (MCS12), скорость передачи данных 4,62 Гбит/с. Это означает, что совокупные скорости передачи данных для системы, представленной с индексами 1, 2, 3, 4, 5 да 6, будут составлять соответственно 18.48, 27.72, 36.96, 41.58, 46.20 да

73.92 Гбит / с.

2.2 Факторы, которые влияют на планирование сетей 5G

В отличие от LTE/3G, на планирование радиосети 5G может повлиять целый ряд факторов, оговоренных принципиальной особенностью этой технологии. Вот или факторы :

Следовательно, индикатор CQI используется в качестве входного параметра планировщикабазовой станции eNode В при адаптивном выборе схемы модуляции и кодирования, АМСпланировании и назначении радиоресурса. Поэтому от точности CQI зависит эффективность использование этого

ресурса.Преобразование CQIу радиоинтерфейса связанное с некоторыми неточностями, обусловленными квантованием, временными задержками, усреднением SNR и т.д.

Это вызывает необходимость корректировки CQI в eNode B. Самый простой способ такого корректировка – пересчет значений CQI за помощью некоторого ограничительного параметра LAM (Link Adaptation Margin).

(2.1)

Параметр LAM указывает величину, на которую уменьшается текущее значение CQI перед его использованием в алгоритме адаптации. Если значение LAM положительное, то CQI_0 будет уменьшен, и это вызовет назначение ресурсов канала для низкой скорости передачи данных, и напротив. Это в конечном итога влияет на такие планируемые параметры радиосети, как скорость и качество передачи данных. на рис 2.14 показана зависимость максимальной скорости передачи данных для одного пользователя от отношения сигнал / щем при АМС и повторных передачах HARQ с адаптивным значениями индикатора CQI.

канала не менее 10 МГц. Кроме того, стандартом установлено, что у некоторых идентифицированных полосах радиочастот планироваться могут нет все с перечисленных каналов. Для каждого значения скорости передачи данных или пропускной способности ячейки существует оптимальная ширина канала, при которой зона радиопокрытие есть максимальной.

Рис. 2.15. Зависимость скорости передачи данных для одного пользователя от SNR при AMC/HARQ с адаптивным значением CQI

Таблица 2.2.

Примеры наиболее приоритетных сценариев использования агрегированного спектра

планировании радиосетей с этой технологией необходимо учитывать несколько условий и особенностей ее применение. Во-первых, эффективность алгоритмов МИМО выше в условиях интенсивных переотражений сигнала, ярко выраженных в городских условиях, чем в условиях открытой местности. Во-вторых, увеличение пропускной способности за счет передачи нескольких потоков данных по пространственным каналах при МИМО наиболее ощутимо вблизи от базовой станции, где отношение сигнал/шум относительно велико, на краю ячейки оно недостаточно. Кроме этого, конфигурация передающих антенн на базовой станции влияет на общий уровень сигнала, принимаемого по нескольким пространственными каналахмы, а также на выигрыш от пространственного мультиплексирование при MIMO, то есть выигрыш в пропускной способности Как правило, на практике применяются две следующие конфигурации: антенны из кросс поляризацией (X-pol) и антенны с вертикальной поляризацией (V-pol) и пространственным разнесением (4λ и более). Воздействие их на общий уровень сигнала примерно одинаково с небольшим преимуществом второй конфигурации в условиях прямой видимости и первой конфигурации за отсутствия такой. Смена общего уровня сигнала на разный расстояния от базовой станции при описании конфигураций антенн показано на рис.2.17.

кросс-поляризацией имеют большие преимущества при прямой видимости. При отсутствия прямой видимости заметной разницы между конфигурациями нет. Или выводы необходимые учитывать при планировании радиосетей LTE/5G.

Приведенные результаты показывают, что предпочтение при MIMO следует отдавать антенны с кросс-поляризацией.

Первые результаты полевого тестирования MlМО в сети 5G, приведены ниже. На рис. 2.18 показаны экспериментальные функции распределения пропускной способности Downlink в тестовом фрагменте сети LTE в городских условиях при ширины канала 10 МГц в диапазоне 2,6 ГГц.

Максимальное удаление от базовой станции, на котором проводились измерение на скорости 5-30 км / год, составляло 720 м.

В целях анализа реальной эффективности МИМО эти функции были получены при разных условиях: повышенная и пониженная мощность передачи (34 дБм и 24 дБм), передача в режимах SIMO (1x2, 1x4) и MIMO (4x2, 4x4) при разных конфигурациях антенн. Кроме того, тестировались случаи коррелированного использование антенн. На базовой станции применялись 4 антенны (панели), каждая с которых складывалось с четырех колонок Х-поляризованный элементов (+45, -45), разнесенных по горизонтали на расстояние 0,7λ (⁓8 см). Случай коррелированных антенн - когда использовались элементы с одинаковой поляризацией в двух или четырех колонках одной панели с пространственным разнесением между ними 0,7λ. Это показано на рисунке как «4*4: ////» ([a] и «4* 2: //// [1]).

Случай некоррелированных антенн – когда использовались две колонки Х- Элементов с большим разносом между ними (25 или 2,8 м). на рисунка это показано как «4*2: х х» ([k] или «4*4: х х» ([c])). были использованы две антенны с горизонтальной поляризацией и две антенны с вертикальной поляризацией, пространственный разнос между этими антеннами. 20 см (⁓1,7λ).

На рис.2.18 показано сравнение функций распределения для тех же условий, но для условий пригород из низкими зданиями.

Результаты, представленные на рис. 2.17 и 2.18 свидетельствуют о следующем. При MIMO большая пропускная способность достигается в условиях города, причем, разница пропускной способности между условиями города и пригорода составляет при вероятности 0,5 меньше 10 Мбит/с. Да есть соотношение пропускной способности в Downlink имеет место при более высоком значение мощности передачи в городе (34дБм) и более низком значении ее в пригороде (18дБм). С сравнение функций распределения на рис.2.17(слева) и рис 2.18 (справа) можно заключить, что при пониженной мощности передачи в городе наблюдаются небольшие отличия между эффективностью разных конфигураций передающих антенн (количество и тип поляризации элементов).

С рис. 2.19 можно видеть, за счет чего происходило рост пропускной способности в Downlink в условиях пригорода при низкой мощности передачи (18дБм). пропускная способность (кривая (а) на рис.2.19) достигнута при конфигурации 4x4 MIMO с четырьмя некоррелированными передающими антеннами и базовой станции e-NB (две смежные колонки Х- элементов) да четырьмя приемными антеннами в виде попарно ортогональных элементов (| - | -) в абонентском устройстве UE. Меньше эффективным оказался сценарий с двумя передающими антеннами, имеющими кросс-поляризацию (e-NB: х), и двумя приемными антеннами с одинаковой вертикальной поляризацией (UE: ||). Этому сценарию соответствует кривая [d] на рис.2.19.

В качества итогового результата за реальной эффектности MIMO на рис.

2.20 показаны функции распределения пропускной способности в Downlink для условий города в центре тестовой ячейки (рисунок слева) и на ее границе (рисунок справа).

Эти результаты показывают, что эффективность технологии MIMO в городских условиях зависит от конфигурации антенн, особенно если рассматривать центр ячейки да ее границу. С приведенных графиков видно, что более сложная конфигурация антенн MIMO эффективнее на границе зоны обслуживание ячейки, чем вблизи базовой станции. Выигрыш по пропускной способности в Downlink при переходе от 2*2 MIMO к 4*4 MIMO составляет в центре ячейки близко 50%, на краю ячейки - более, чем у 2 раза.

балансировка нагрузки как внутри сети LTE, так и между сетями GSM, UMTS и LTE; координация помехового влияния между ячейками за счет нет только скоординированного назначение частотного ресурса в смежных ячейках, а и за счет частичного повторного использование радиочастот; автоматическая текущая оптимизация зоны покрытия и пропускной способности, какая в традиционных условиях достигается за счет проведение специальных тестовых измерений; адаптивная конфигурация радиосети, аж к автоматического выключение отдельных базовых станций в зависимости от трафика погрузка в сети.

Эффективность использование имеющегося радиочастотного ресурса можно повысить при планировании за счет рационального выбора сети 5G рабочей ширины канала На основании приведенных в таблице 2.3 данных можно предложить, что выбор стандартной ширины канала 20 МГц даст некоторый избыток полосы (резерв). Из-за ее избыточности такой излишек составляет 20 МГц -18,02МГц≈2МГц, где 18,02 МГц - значение реальной ( эффективной) ширины канала, и может быть спланированы за определенных условий для дополнительного канала шириной 1,4 МГц без дополнительных расходов на спектр.

Таблица 2.3.

Зависимость параметров от ширины канала

При частотном планировании, когда используется агрегированная туман канала, след иметь на виду требования относительно необходимого разноса между смежными агрегируемыми компонентами. В стандартах 3GPP установлено правило по выбора такого разноса в LTE:

(2.5)

где W Channel(1) , W channel(2) - ширина полосы двух смежных компонент агрегированного спектра;| х | - абсолютное значение х.

В выражении (2.5) показано, что для заданной скорости передачи данных существует оптимальная полоса (ширина канала) в Downlink и Uplink и ее оптимальность определяется критерием максимального размера зоны радиопокрытие. Это обусловлено тем, что существует некоторое компромиссное состояние, когда при фиксированной мощности базовой станции уменьшение полосы передачи, есть количества выделенных ресурсных блоков RB, приводит к увеличение мощности передачи в ресурсном блоке (увеличение плотности мощности) и как результат, увеличивается отношение сигнал / шум в RB. Это увеличение обуславливает повышение (или сохранение) скорости передачи данных за счет адаптивного выбора модуляции более высокого порядка и сокращения количество повторных передач при лучших условиях в радиоканале. Таким образом, след ждать, что уменьшение ширины канала приводит однозначно к существенного и пропорционального понижения скорости передачи данных в нем. на рис. 2.21 показано, как зависят значения требуемой чувствительности приемника от ширины канала для разных фиксированных скоростей передачи данных. Для наглядности предполагается, что весь ресурс в Downlink выделяется одному пользователю. Необходимая чувствительность приемника является энергетическим параметром и косвенно отображает размер зоны радиопокрытие, поскольку, чем меньшезначение чувствительность, тем большие потери на трассы распространение сигнала допустимые, есть допустима большая дальность связи.

Из рисунка видно, что при малых скоростях передачи данных (до 1 Мбит/ с) заметна существенная зависимость требуемой чувствительности приемника от ширины канала в силу того, что значительная избыточность полосы обуславливается ростом шумов в канале При одной и той же полосе требуется большая энергетика сигнала для передачи данных с большой скоростью В качестве главного можно сделать вывод, что для каждой скорости передачи данных существует оптимум ширины канала, при котором требуется минимальная энергетика сигнала при максимально достижимом размере зоны радиопокрытия.

Видим, что передача данных с суммарной скоростью 4Мбит/с в канале будет оптимальным при его ширине 10 МГц и больше, а для скорости передачи данных 256 кбит/с – при ширине канала 1,4 МГц. Показания в примере скорости передачи для каждой из полос не являются граничными в LTE, они взяты только для того, чтобы проиллюстрировать общую тенденцию в поведении радиоинтерфейс. Эту тенденцию можно использовать при планировании радиосетей следующим образом. Пусть нужно обеспечить в сети некоторое значение пропускной способности Rmax,, какое можно достичь только при определенныйширины канала учитывая, что мы не располагаем такой полосы, постараемся добиться R_max в канале с меньшей шириной. Для примера возьмем значение Rmax = 4 Мбит / с, для которого оптимальная ширина = 10 МГц. Согласно графику на рис 2.11 этого значения скорости передачи данных можно достичь и в канале при , но в меньшей зоне радиопокрытия или в той же зоне, но с увеличением мощности базовой станции более нож на 2 дБ. С физической точки зрения это очевидно, поскольку повысить спектральную эффективность для увеличение скорости

передачи данных в более узкий полосы можно за счет более высокой энергетики в радиоканалы. Так энергетика могла б разрешить MIMO, модуляцию более высокого порядка и сократить число повторных передач

След заметить, что использование описанного подхода к планирование сети требует дополнительной оценки верхнего предела, за пределами которого увеличение энергетики в радиоканалы LTE уже нет даст указанного выше эффекта, поскольку согласно теореме Шеннона чрезмерное увеличение энергетики приводит к насыщение его пропускной способности.

В отличие от радиоинтерфейса UMTS ортогональных каналов LTЕ есть более суровой, а степень проявления внутрисистемных помех намного ниже, во всяком случае, теоретически. Кроме того, радиоинтерфейс LTE является более устойчивым к ряда таких негативных воздействий в радиоканалы, как:

Искажение формы сигнала из-за нелинейности в передатчике (вектор ошибки магнитуды EVM) - частично снижено в передатчики абонентских устройств за счет применений специальной модуляции SC-OFMA

Главным параметром Link Budget в радиоинтерфейса LTE есть отношение сигнал/шум в радиоканале. Для расчетов бюджета радиолинии это отношение задают для одного ресурсного блока. При этом основными являются внешние внутрисистемные препятствия от соседних сот. В качества таких препятствий в Downlink рассматривают суммарные препятствия: внешние - от смежной полосы частот или смежного канала _ и внутренние-от смежных сот ,, как показано на рис. 2.22.

Следовательно, отношение сигнал/шум на входе приемника k-го абонентского устройства UE, обслуживаемое j-й базой станции BS, можно выразить следующим образом

(2.6)

- – мощность полезного сигнала

от j-й BS на входе приемник k-го UE;

- – мощность передачи БС в одному ресурсном блоке RB;

- – потери по трассы распределения сигнала межj-й BSта k-мUE.

Суммарные помехи, включая мощность внутреннего шума приемника , можно выразить :

(2.7)

(2.8)

- –

помехи от смежных каналов, являющихся продуктом внеполосных излучений да завод блокировки ;

- (за пределами ресурсных

блоковk-го UE);

- (за пределами полосы систем ) * ;

- - количество смежных помеховых сот в общем частотном канале;

- - количество помеховых сот в смежных частотных каналах;

Аналогичным образом сдается отношение сигнал / шум в бюджете радиолинии Uplink с той лишь разницей, что в исходном каналах требуется учитывать регулировка мощности излучение абонентским устройством.

Характеризуя такой параметр, как отношение сигнал / шум, след сделать несколько замечаний .

Во-первых, в радиосети основной влияние на абонентский устройство могут оказывать препятствия от соседних сотни края ячейки. Уровень этого воздействия будет зависеть от активности излучения в этих сотах. С этой причины отношения сигнал/шум в link Buget LTE должен отображать эту загруженность. Приведено аналитическое выражение для отношения сигнал/шум SINR, в какое входит коэффициент загрузка в соседних сотах .

(2.9)

где - отношение мощностей полезного сигнала Рс и максимальных препятствий от соседних сот на краю ячейки Imax;

- - мощность шума приемника;

- - ЭИИМ базовой станции в собственном ячейки;

- Pl (d) - потери при распространении сигнала на расстояние d, что учитывают запас на медленные замирание.

Приведенный выражение описывает компромисс между тремя параметрами планирование сети : размером ячейки d, средним загрузкой сети , пропускной способностью на краю ячейки, выраженной в форме отношения SINR. На рис. 2.23 показана зависимость пропускной способности на края ячейки в сети LTE от ее размера при разном загрузке в соседних сотах (коэффициент ) и ширине канала 10 МГц.

Как видно с рисунка, пропускная способность на края ячейки при небольших ее размерах значительно зависит от загрузки соседних сот. При высоком загруженные сети уровень помех резко возрастает ввиду того, что весь частотно-временной ресурс этих сот становится занятым, и его скоординированное распределение становится неэффективным и даже невозможным.

Во-вторых, для расчетов при планировании радиосети можно

использовать уже имеющиеся экспериментальные данные за уровнями SINR необходимые для достижения конкретных значений спектральной эффективности в сети. на рис. 2.24 приведено пример экспериментальных зависимостей спектральной эффективности от отношения SINR.

В-третьих, в ходьбе проведенных исследований эмпирическим путем были полученные поправочные коэффициенты, позволяющие при расчетах производить коррекцию оценок канала LTE (channel Estimation Correction Factors). Или коэффициенты могут быть использованы при расчетах пропускной способности или спектральной эффективности в реальных каналах (при коррекции задаются идеальные условия). Значение эмпирических коэффициентов коррекции приведены в таблицы 2.4.

Рис.2.24.Зависимость спектральной эффективности LTE отSINR

Таблица 2.4.

Значение эмпирических коэффициентов коррекции

И, наконец, при планировании радиосетей LTE/5G необходимо принимать во внимание имеющуюся корреляцию потерь в собственных и смежных ячейках сети.

Выводы

В данном разделе были обнаружены особенности технологии, которые могут оказать явное влияние на планирование сетей, а также были описаны ожидаемые особенности самого процесса планирования Анализ показал, что в отличие от LTE, на планирование радиосети 5G может повлиять целый ряд факторов, обусловленных принципиальной особенностью этой технологии. Одним из основных составляющих частотного планирования, которая и определяет главную его особенность, есть рациональность распределения имеющегося радиочастотного ресурса в радиосети, то есть способы распределения этого ресурса между ячейками сети, при которых взаимные препятствия будут минимальными. Особенно это важно для эффективного использование доступного радиочастотного ресурса да достижение максимальной пропускной способности в планируемой сети.

РАЗДЕЛ 3

ПЛАНИРОВАНИЕ МОБИЛЬНОЙ СЕТИ СВЯЗИ И ОЦЕНКА ЕЕ ХАРАКТЕРИСТИК

Чтобы лучше понять влияние аппаратных нарушений на формы сигналов- кандидатов (CP-OFDM, DFTs-OFDM, W / P-OFDM, UF-OFDM, FBMC-OQAM),

их эффективность должна быть оценена должным образом при наличии нарушений. Для этого исследование оценки сигналов на уровни ссылка выполняются за помощью программного обеспечение SystemVue.

Рисунок 3.1 иллюстрирует сквозной цепочка моделирование для сигнала OFDM, какой складывается с основных компонентов обработки сигналов. справедливого сравнение между разными формами сигналов используется одинаковый цепочка эталонного моделирование для каждой оценки производительности. Различные генераторы и приемники источника сигнала подключаются к эталонного цепи моделирование за общих предположений моделирование

(табл.3.1). Для этих оценок была использована рассеянная пилотно оценка канала, какая также компенсирует CPE.

На рис. 3.2 и 3.3 изображены полученные коэффициенты ошибок в битах (BER) да производительность EVM сигналов при разных аппаратных нарушениях. Стоит обратить внимание, что показатели EVM да BER рассмотренных сигналов только незначительно снижаются за наличии фазового шума.Вообще говоря, формы сигналов MC чувствительны к фазовому шуму. Однако благодаря компенсации фазового шума и достаточно большом расстоянии поднесущих эти формы сигналов устойчивы к фазового шума. В этом случае оценка рассеянного пилотного канала компенсирует CPE. Когда в систему включается нелинейность в PA, эффективность BER да EVM ухудшаются в сравнении с случаем с идеальной линейной PA.

Интересно также отметить, что между разными формами сигналов кандидатов нету существенной разницы в показателях BER да EVM.

На рисунке 3.4 показана дополнительная функция кумулятивного распределения (CCDF) PAPR различных сигналов. На графике отчетливо видно, что эффективность PAPR для сигналов FBMC-OQAM и W/P-OFDM похожа на эффективность CP-OFDM. С другой стороны, форма сигнала UF-OFDM имеет несколько выше PAPR, чем форма сигнала CP-OFDM. Сравнивая его с сигналом SC (например, DFT-s- OFDM), становится очевидным, что общим недостатком сигналов MC является их высокий PAPR.

На рис.3.5 показана спектральная плотность мощности (PSD) разных форм волн без каких-либо аппаратных нарушений. Формы сигналов CP-OFDM и DFT-s- OFDM имеют гораздо более высокие выбросы мощности OOB, чем другие формы сигналов. В частности, у FBMC самый низкий выброс OOB среди всех кандидатов сигналов MC. Стоит вспомнить, что излучение OOB каждого сигнала зависит от настройка параметра (например, коэффициента перекрытие для FBMC, конструкции фильтра для UF-OFDM и функции окна/импульса для W/P-OFDM). Корректируя эти параметры, можно сбалансировать локализацию сигнала вовремя и частотной областях .На рис.3.6 показаны PSD различных форм волн, подвергающихся фазовому шуму. В сравнении с результатами на рис. 3.6, резкое свертывание спектра, которое обеспечивают сигналы FBMC-OQAM, W/P-OFDM да UF-OFDM, значительно уменьшается с включением фазовых шумов. Он все еще намного ниже, чем у сигналов CP- OFDM и DFT-s-OFDM. Резкого сворачивания спектра, обещанного этими формами сигналов, тяжело достичь, если взять к внимания нелинейную PA (рис. 3.8). Это связано со спектральным отрастанием от нелинейности ПА. Для передачи из низким энергопотреблением (относительно большая отключенная мощность) все еще может быть преимущество OOB перед CP-OFDM.

Или сравнение показывают, что исследуемые сигналы имеют подобные характеристики EVM/BER с аппаратными нарушениями и без них. Новые формы волн (например, W/P-OFDM, FBMC, UF-OFDM) демонстрируют улучшенное спектральное ограничение сравнительно с CP-OFDM да DFT-S-OFDM. Однако улучшение становится меньше с использованием аппаратных нарушений (например, фазового шума и нелинейного PA). Для нелинейной PA с мощной передачей наблюдаются подобные выбросы OOB для всех форм волн.

Важным есть выбор, какую форму волны использовать для связи mmWave. Следует учесть влияние аппаратных нарушений, таких как фазовый шум и нелинейные ПА. Оценка производительности нескольких сигналов-кандидатов 5G при наличии аппаратных нарушений демонстрирует, что все формы сигналов имеют подобные характеристики EVM/BER. Оценка также обнаруживает, что с компенсацией фазового шума и достаточно большим интервалом поднесущих, формы сигналов MC являются более надежными к фазовых шумов.

Кроме того, использование фильтрующих / оконных компонентов, расширенных к сигналов OFDM, может улучшить спектральную ограниченность (т.е. крутое сворачивание спектра при выбросах OOB). Однако аппаратные нарушения уменьшают или усовершенствование. В всех случаях PathWave System Design (SystemVue) обеспечивает идеальный инструмент для точной оценки производительности сигнала.

В данном подразделе выполнен анализ географических и климатических условий избранного региона, а именно района города Киев.

Географическое место зоны обслуживание

По варианту задания заданный фрагмент карты – это район города Киев. столица Украины , одна из крупнейших городов Европы . По состоянию на 1 января 2019 года Киеве проживало 2 928 177 человек. Город расположен на севере Украины по оба берега Днепра в его средний течения. Площадь города 836 км. Длина вдоль берега более 20 км . Больше часть города лежит на высоком (до

196 метров над уровнем моря) правом берегу Днепра - Киевском плато.

Меньшая часть лежит на низинном левом берегу Днепра. Жилые кварталы города окружает сплошное кольцо лесных массивов.

Рассмотрим 3D фрагмент Киев тестовый вариант электронной версию карты компании VISICOM™(рис.3.9).

Ориентировочная количество жителей в данном районе: 13,5 тыс. чел.

Характеристика застройки: плотная застройка, Преобладают многоэтажные дома. В наличии присутствует несколько точек с высотами больше 80м.

Общий вид застройки заданного фрагмента Киева изображено на рис.3.12 с отражением разными цветами высот построек.

на рис. 3.11 представлено результат покрытие территории 5MHz-urban.

Рис.3.11. Результаты покрытие территории двумя БС

Были размещены две базовые станции, выбирая их положение на самых высоких зданиях района, для того чтобы другие застройки не влияли на распространение волн да были незначительными препятствиями. Как видно с рис.3.4, 2-х станций недостаточно, поэтому поставим третью базовую станцию.

Однако, даже при наличии трех БС покрытие также неудовлетворительное.

Увеличение усиление антенн нет дает ощутимого эффект. Поэтому для обеспечение покрытия должно добавить еще одну БС. Индивидуальным подбором углов наклона антенны достигаем значительного улучшение зоны покрытие.

Как указано в условии задания, одна из базовых станций подключена к оптики. Так как у нас 4 БС, то необходимо подключить к оптической сети еще одну БС. Возьмем Site2.В целях экономического построения сети, Site2 соединяется с Site3 за помощью радиорелейной линии. Параметры радиорелейной линии (рис. 3.22) томапа со созданной ссылкой показаны на рис. 3.21.0

Рис. 3.22. Характеристики радиорелейной станции

Для развертывание систем используем модель распространение - Standard Propagation Model.Дана модель разрешает выполнять расчеты в диапазоне 150-3500 МГЦ на расстояниях от 1 к 20 км.

Формула вычислений для этой модели:

(3.1)

где принята мощность (dBm), излучена мощность (EIRP) (dBm), офсетная константа (dB), множитель для , расстояние между приемником и передатчиком (m),

эффективная высота передающей антенны (m), множитель для вычисление

дифракции (имеет быть положительным, потери через дифракции над усложненной по трассе (dB), ,

, высота мобильной антенны(m),

множитель для среднее величина потерь нагрузка через помехи, корректирующий фактор для холмистых регионов ( равно 0 в случае NLOS).

Коэффициенты возьмем с руководства к программного пакета (табл.3.1).

Таблица 3.1

Коэффициенты

Коэффициент меняется в зависимости от типа системы да частоты(см.табл. 3.5). Для LTE выберем , в программном пакеты АtollLTE моделируется для частоты 2110МГц

Таблица 3.2

Коэффициент для разных типов систем

Итак, значение данных для расчета:

Выходные дни данные для расчета энергетики

значение, полученное с помощью программного пакета Atoll, в этой же точке равен -103,46 , что достаточно близко к теоретическому значение.

Абонентская емкость Си _ определяется как общее число активных пользователей в соте, которое еще может поддерживаться системой при соблюдении заданной величины отношение сигнал-помеха SIR в всех пользователей. Для исполнение этой требования в ортогональный системе, коэффициент повторного использование частот N должен удовлетворять выражение.

2

1  SIR 

N    

a 2  a 1 

, (3.3)

где a 1  M

, М – количество ближайших сот, которые влияют на заданную (по

варианте М=8 для ромбовидных сот); а 2 – определяется по отношению расстояния повторного использования частот и радиуса соты, и равный: для ромбовидных сот а 2 = 4; γ=2 – показатель степени угасание сигнала.

SIR = 2 + n (дБ), где n – номер варианта (n=10) SIR = 2 + 10=12(дБ)

Тогда

2

N  1   12  2

 24

(3.4)

 

4  1/ 8 

Тогда С и можно выразить как отношение общей полосы частот системы к полосе частот, необходимой для одного пользователя, разделено на коэффициент повторного использования частот

где B=50МГц – общая полоса частот системы (2570-2620) МГц), B s

=5МГц – полоса частот для одного пользователя. При этом N выбирается как меньше всего целое число, которое удовлетворяет выражение (1), есть N =3.

C u 

50

24  5

 3,33  0.41

(3.6)

Поскольку приведенный выше расчет для сетей FDM не отображает возможностей системы ОFDM, то проведем следующую оценку емкости сети. Оценим емкость сети LTE FDD в мегаполисе при наличии пары полос 10+10 МГц и при использовании 4 сотовых станций. Суммарная пропускная способность такой сети по направлению к абоненту составит RNW = 50,7 x 4 = 202.8 Мбит/с. = 0.2028Гбит/с. При расчете числа абонентов будем ориентироваться на тарифы сети LTE Telia Sonera (Швеция): максимальный объем трафика абонента на месяц - 30 Гбайт.

Таблица 3.4

Оценка емкости сети LTE в мегаполисе

ЧНН (ОПН)- час самого большого нагрузка

.7)

То есть есть возможность для обслуживания 1913 абонентов на смоделированную нами сеть, или 482 абоненты на соты.

Радиоточка

RDI

Внутренний радиоустройство

Основная туман к радиосвязи

Основная туман (RANCompute)

Способ передача

Ядро сети

Baseband 6630 (5G NR или LTE)

Рис. 3.27. Наружный вид Baseband 6630

IRU 2242 (LTE)

Рис. 3.28. Наружный вид IRU 2242

IRU 8846 (5G NR)

- Размер 67x445x350 мм (1,5U)

-Вес 8,6 кг

-19-дюймовое крепление в стойку

Рис. 3.29. Наружный вид IRU8846

Производительность пользователя с агрегацией внутриполосных и междиапазонных несущих

Внутренний сценарий с трафиком DL: загрузка

Низкая/средняя/высокая нагрузка определяется в 3GPPдиапазонами заполнение буфера первого оператора в случае W + W.

Загрузка на клетку = Загрузка на пользователя * 2.5

Выводы

В данном разделе было предложено вариантпостройки сети LTE в среде Atoll для одного фрагмента м. Киева с размещением базовых станций и индивидуальным подбором углов наклона антенн для достижения большего улучшение зоны покрытие. Также было предложенное необходимое оборудование да проведено расчеты емкости системы LTE

Рассмотрены ключевые вопросы для реализации большого да эффективного моделирования сети. Предложены современные подходы, этапы при планировке.

РАЗДЕЛ 4

РАЗРАБОТКА СТАРТАПА

В данном разделе будет рассмотрено ключевые особенности разработанной системы как будущего стартап-проект. Проект будет рассматриваться как программный модуль для систем тестирования для создания алгоритма выбора вопросов к вариантов теста.

Сначала проанализируем и представим в виде таблицы содержание идеи стартап- проекта, возможны направления применение да основные выгоды, которые может получить пользователь товара. Эти характеристики стартап-проекта изображены в таблицы 4.1.

Таблица 4.1 – Описание идеи стартап-проекта

Теперь сделаем анализ потенциальных технико-экономических преимуществ идеи сравнительно с предложениями конкурентов. Результаты анализа изображено в таблицы 4.2.

Таблица 4.2 – Определение сильных, слабых и нейтральных

характеристик идеи проекта

Определим технологическую выполнимость идеи проекта за помощью анализа таких составляющих, как технологии, за какой будет изготовлено товар согласно идее проекта, существование таких технологий, или их необходимо разработать / доработать, доступность таких технологий авторам проекта. Результаты данного анализа изображено в таблицы 4.3.

Таблица 4.3 – Технологическая выполнимость идеи проекта

Проведем анализ спроса: наличие спроса, объем, динамика развития рынке. Результаты данного анализа изображено в таблицы 4.4.

Таблица 4.4 – Предварительная характеристика потенциального рынка стартап- проекта

Таким образом, по предварительной оценке, рынок является привлекательным для вхождение. В дальнейшем определим потенциальные группы клиентов, их характеристики, и сформируем ориентировочный список требований к товару для каждой группы. Эти данные изображено в таблицы 4.5.

Таблица 4.5 – Характеристика потенциальных клиентов стартап-проекта

После определение потенциальных групп клиентов проведем анализ рыночной среды: составим таблицы факторов, способствующих рыночному внедрению проекта (таблица 4.6), и препятствующих ему факторов (таблица 4.7).

Таблица 4.6 – Факторы угроз

Таблица 4.7 – Факторы возможностей

В дальнейшем проведем анализ предложения: определим общие черты конкуренции на рынке. Результаты данного анализа изображены в таблицы 4.8.

Таблица 4.8 – Ступенчатый анализ конкуренции на рынке

Теперь определим и обосноваем факторы конкурентоспособности, которые изображены в таблицы 4.9.

Таблица 4.9 – Обоснование факторов конкурентоспособности

Таблица 4.10 – Анализ конкуренции в отрасли за М. Портером

По определенным факторам конкурентоспособности проведем анализ сильных да слабых сторон стартап-проект. Результаты данного анализа изображено в таблице 4.11. Таблица 4.11 – Сравнительный анализ сильных и слабых сторон программы

Теперь проведем SWOT-анализ на основе выделенных угроз и возможностей, да сильных и слабых сторон проекта. SWOT-матрица изображено в таблицы 4.12.

Таблица 4.12 – SWOT-анализ стартап-проекта

На основе SWOT-анализа разработаем альтернативы рыночному поведению для вывода стартап-проекта на рынок и ориентированное оптимальное время их рыночной реализации с учетом потенциальных проектов конкурентов, которые могут быть выведены на рынок. Данные альтернативы изображено в таблицы 4.13.

Таблица 4.13 – Альтернативы рыночного внедрение стартап-проекта

Среди данных альтернатив была выбрана вторая альтернатива, ведь сроки ее реализации самые маленькие и самая высокая вероятность получение ресурсов

Для разработки рыночной стратегии первым шагом необходимо описать целевые групп потенциальных потребителей, которые можно увидеть в таблицы 4.14.

Таблица 4.14 – Выбор целевых групп потенциальных потребителей

Для работы в выбранных сегментах рынка необходимо сформировать базовую стратегию развития, какую обиженно в таблицы 4.15.

Таблица 4.15 – Определение базовой стратегии развития

Следующим шагом есть выбор стратегии конкурентной поведения, какую изображено в таблицы 4.16.

Таблица 4.16 – Определение базовой стратегии конкурентной поведения

Теперь разработаем стратегию позиционирования, заключающуюся в формировании рыночной позиции (комплекса ассоциаций), за каким потребители имеют идентифицировать торговую марку/проект. Ее изображено в таблицы 4.17.

Таблица 4.17 – Определение стратегии позиционирование

Сформируем маркетинговую концепцию товара, какой получит потребитель. В таблицы 4.18 изображено результаты предыдущего анализа конкурентоспособности продукта.

Таблица 4.18 – Ключевые преимущества концепции потенциального товара

В дальнейшем разработаем трехуровневую маркетинговую модель товара: уточним идею продукта, его физические составляющие, особенности процесса его предоставление. Дана модель изображена в таблицы 4.19.

Таблица 4.19 – Описание трех уровней модели товара

Теперь определим ценовые границы, какими необходимо руководствоваться при установке цены на потенциальный товар, какое предполагает анализ цены на товары-аналоги или товары субституты, а также анализ уровня доходов целевой группы потребителей Анализ проводился экспертным методом и его результаты изображено в таблицы 4.20.

Таблица 4.20 – Определение границ установка цен

В дальнейшем определим оптимальную систему сбыта, в пределах которого принимается решение. Дану систему изображено в таблицы 4.21.

Таблица 4.21 – Формирование системы сбыта

Теперь разработаем концепцию маркетинговых коммуникаций, что опирается на предварительно избранную основу для позиционирование, определенную специфику поведения клиентов. Дану концепцию изображено в таблицы 4.22.

Таблица 4.22 – Концепция маркетинговых коммуникаций

Выводы к раздела

В данном разделе был полностью выполнен первый этап разработки стартап-проекта, а именно, выполнен маркетинговый анализ стартап-проект.

За помощью него можно сказать, что существует возможность рыночной коммерциализации проекта, ведь на рынке имеющийся спрос на системы автоматизированного тестирования знаний и алгоритмы для создания тестов, того же рентабельность работы есть достаточно высокой.

С обзора на потенциальную группу клиентов, а именно, учебные заведения базового уровня да инновационность технологии есть большие перспективы внедрение данного программного обеспечения

Для рыночной реализации проекта целесообразно выбрать да у альтернативу внедрение: создание MVP и внедрение его в небольшое количество учебных заведений базового уровня.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЫ

Целью этой работы есть исследование методов планирование да оптимизации сетей 5Gна примере проектирование сети в г. Киев. на данный момент сеть 5G нет развита в Украине, тогда как потребности население в Высокоскоростной беспроводной доступ в Интернет постоянно растет. 5G способна наиболее полно удовлетворить потребности ожидание абонентов мобильной связи в новых сервисах.

Для достижение поставленной цели, в работе были решены следующие задачи:

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Electronic Communications

Принципы организации, функционирования и частотного планирования систем мобильной связи: Учебное пособие; РГОТА. – Рыбинск, 2008. – 122 с.»

Гольдштейн, А.Е. Кудрявый. – СПб: БХВ-Петербург, 2014.- 160 с.: ил.

Беделл, П. Сети. Беспроводные технологии / П. Беделл; пер. с англ.

Р.М.Евтеев. – М.: НТ Пресс 2008.- 441 с.: ил.

22.2G [Электронный ресурс] // Википедия: Свободная Энциклопедия. URL:

https://ru.wikipedia.org/wiki/2G .