Facultatea de Inginerie Electric i tiina Calculatoarelor Tehnologii i Sisteme de Telecomunicaii

Proiect Comunicaii Mobile

Ionu Verzea

- 2010 2011

2

CuprinsPagina 1. Date de proiectare 2 2. Determinarea numrului critic de celule 2 3. Repartizarea iniial a frecvenelor i canalelor 4 4. Calculul suprafeelor celulei i clusterului 5 5. Calculul puterilor electrice implicate 5 6. Repartizarea final a frecvenelor i canalelor 7 Bibliografie 8

3

1. Date de ProiectareS se proiecteze un sistem de comunicaii mobile celulare cunoscnd urmtoarele date de proiectare: Numr canale C = 45 Ecart de frecven f = 1 MHz Frecven central 900 MHz Densitate de receptori mq=5 Timp mediu estimat Q=0.06 [Erlang] Factor de ocupare PQ=6% Suprafa sistem 3.5km2 nlime central 50m

2. Determinarea numrului critic de celuleDatorit faptului c sistemul de comunicaii este rspndit pe o arie geografic relativ mare, numrul de canale va trebui mprit n mod proporional n funcie de numrul celulelor. Numrul total de staii mobile NMSI. NMSI = mq S = 5 3,5 103 = 17.500 Numrul critic de canale necesare reelei, CC. CC = Pq NMSI = 0,06 17.500 = 1.050 Din relaia CN= CC + (P%)CC obinem: 5 1% , deci p % 10% 1.000 1050 C N = 1050 + = 1200 canale independente 100 mq = Deoarece CN > C, zona va trebui mprit n celule respectiv clustere. Vom menine 10 canale de comunicaie ca rezerv. Rezult rata de repetiie a canalelor: C n 1200 = 35 C 45 Numrul de clustere necesare reelei va fi: Nclust = 35

4

Fiecare cluster va avea 7 celule i 45 canale. Fiecrei celule i revin 5 canale permanente de comunicaie i un canal de rezerv. De asemenea fiecare cluster va avea 3 canale de comunicaie de rezerv pentru a fi distribuite n celulele care solicit suport pentru trafic suplimentar. Pentru a afla numrul de celule dintr-un cluster: C 35 = =7 nr.canale 5 n centrul fiecrei celule se va poziiona o anten omnidirecional. Puterea de emisie necesar antenei pentru acoperirea suprafeei celulei va fi calculat n cele ce urmeaz.

Figura 1.Cluster si frecvenele asociate celulelor; frecvenele de rezerv pe cluster: R1 (921 MHz), R2 (922 MHz), R3 ( 923 MHz). Pentru a eficientiza comunicarea se pot folosi antene sectoriale n locul celor omnidirecionale, micornd astfel posibilitatea apariiei interferenelor ntre canale cu frecvene apropiate. Acest lucru va fi prezentat pe larg n 6. Repartizarea final a frecvenelor i canalelor.

5

3. Repartizarea iniial a frecvenelor i canalelorPentru a realiza o repartizare eficient a canalelor vom numerota canalele disponibile de la 1 la 45, le grupm n seturi de canale. BS1 BS6 BS4 BS2 BS7 BS5 BS3 Set A1 Set A2 Set A3 Set A4 Set A5 Set A6 Set A7 Set Ri format din 5 canale + 1 canal de rezerv format din 5 canale + 1 canal de rezerv format din 5 canale + 1 canal de rezerv format din 5 canale + 1 canal de rezerv format din 5 canale + 1 canal de rezerv format din 5 canale + 1 canal de rezerv format din 5 canale + 1 canal de rezerv + 3 canale de rezerv / cluster

Repartizarea frecvenelor, corespondena ntre numrul canalului i setul din care face parte respectivul canal: Canale impare Canale pare Nr. canal Set Frecvena Nr. Canal Set Frecvena 1 A1 879 MHz 2 A2 880 MHz 3 A3 881 MHz 4 A4 882 MHz 5 A5 883 MHz 6 A6 884 MHz 7 A7 885 MHz 8 AR1 886 MHz 9 A1 887 MHz 10 A2 888 MHz 11 A3 889 MHz 12 A4 890 MHz 13 A5 891 MHz 14 A6 892 MHz 15 A7 893 MHz 16 AR2 894 MHz 17 A1 895 MHz 18 A2 896 MHz 19 A3 897 MHz 20 A4 898 MHz 21 A5 899 MHz 22 A6 900 MHz 23 A7 901 MHz 24 AR3 902 MHz 25 AR4 903 MHz 26 A1 904 MHz 27 A2 905 MHz 28 A3 906 MHz 29 A4 907 MHz 30 A5 908 MHz 31 A6 909 MHz 32 A7 910 MHz 33 AR5 911 MHz 34 A1 912 MHz 35 A2 913 MHz 36 A3 914 MHz 37 A4 915 MHz 38 A5 916 MHz 39 A6 917 MHz 40 A7 918 MHz 41 AR6 919 MHz 42 AR7 920 MHz 43 R1 921 MHz 44 R2 922 MHz 45 R3 923 MHz

6

4. Calculul suprafeelor celulei i clusteruluiAria unui cluster: S cluster = S N clustere = 3,5 10 6 = 0,1 10 6 m 2 = 0,1km 2 35

Aria unei celule: S cluster 0,1 10 6 S cel = = 0,014 km 2 N cel 7 Raza unei celule: S hexagon = 3 3 2 R Rcel = 2 2 S cel 3 3 2 0.014 10 6 42,38m 3 3

Rcel =

5. Calculul puterilor electrice implicatePuterea de emisie este egal cu produsul dintre cubul distanei dintre staia mobil, staia de baz i puterea de recepie PR: Pe = PR d4 Sensibilitatea receptorului E = 150 V m , reprezint intensitatea minim a cmpului electric n dreptul antenei, pentru care receptorul va detecta semnalul respectiv. Aceast intensitate trebuie s se regseasc la extremitatea celulei. E2 , unde z 0 = 300 , reprezentnd impedana aerului n condiii z0 meteorologice normale, rezult: E2 4 150 2 10 12 Pe = d Pe = 42,38 0,3mW z0 300 Din relaia PR = Intensitatea cmpului electric la antena de emisie va fi: E e = Pe z 0 E e = 0,03 10 3 300 = 0,094 V m Lungimea de und corespunztoare: 3 10 8 m s = = 0,33m 900 MHz

7

Puterea pe suprafaa de reflexie se obine din formula: 2 h hBS 2 E e 4 sin 2 d PRS = z0 n cazul acestei reele, puterea pe suprafaa de reflexie va fi: 2 2 50 0,094 2 4 sin 2 0,33 42,38 PRS = PRS = 0,00226 mW 300 Puterea total de emisie va fi: PE = Pe + PRS PE = 0,3mW + 0,00226 mW = 0,30226 mW

8

6. Repartizarea final a frecvenelor i canalelorn urma parcurgerii materialelor documentare s-a constatat c pentru utilizarea unei distribuii cu 7 celule sunt necesare 63 de canale de comunicaie. Deoarece dispunem de 45 de canale de comunicaie vom proceda n modul urmtor. Pentru a rmne n parametrii impui de proiect se recurge la sectorizarea celulei. Astfel sunt 3 sectoare pe fiecare celul, fiecare sector are o deschidere de 1200, punctul central fiind centrul celulei. Pe fiecare sector se folosesc dou frecvene fixe. Acest lucru duce la utilizarea a 42 de canale din cele 45 disponibile plus 3 canale de rezerv. Suprafaa celulei va fi cea calculat mai sus. Pentru acoperirea suprafeei date rezult un numr de 82 de clustere cu 3 celule pe cluster. Sectorizarea la 1200 reduce numrul interferenelor de la 6 la 2.

Figura 2. Sectorizarea celulei i evidenierea ratei de repetiie a clusterului. A1 BCCH 879 900 A1 TCH 891 912 B1 880 901 B1 892 913 C1 881 902 C1 893 914 D1 882 903 A2 894 915 A2 883 904 B2 895 916 B2 884 905 C2 896 917 C2 885 906 A3 897 918 D2 886 907 B3 898 919 A3 887 908 C3 899 920 B3 888 909 R 921 C3 889 910 R 922 D3 890 911 R 923

BCCH Basic Control Channel TCH Trafic Channel 9

Bibliografie[1] Morariu G., Curs Comunicaii mobile celulare (2011), Universitatea Transilvania Braov [2] David Tipper, Fundamental of cellular networks (2010), University of Pittsburgh [3] F. Galliano, N.P. Magnani, G. Minerva, A. Rolando, P. Zanini, GSM Frequency planning with Band Segregation for the Broadcast Channel Carriers (2008) [4] Lawrence Harte, Bruce Bromley, Mike Davis, Introduction to GSM Physical channesl Logical channels, Network Functions and Operation (2009), 2nd Edition.

10