Условия распространения радиоволн включают 5 моделей:
-
статическая модель (STATIC);
-
для сельской местности (Rax);
-
для холмистой местности (НТх);
-
для типичной городской застройки (Tux);
-
для плотной городской застройки (Bux).
В моделях с динамическими (Rax, HTx, Tux, Вuх) оговорены два варианта изменения параметров, которые соответствуют условиям движения автомобиля в городе со скоростью 50 км/ч и в сельской местности — 200 км/ч. Например, изменение радиосигнала на входе приемника автомобильной радиостанции, движущийся со скоростью 200 км/ч в условиях холмистой местности, описывается моделью НТ200.Дополнительно предусмотрена модель для тестирования эквалайзера (Eqx).Статическая модель характеризуется отсутствием амплитудных и фазовых искажений сигнала.Модель распространения сигнала в сельской местности описывает флуктуации сигнала распределением Райса и имитирует постоянный доплеровский сдвиг частоты.Условия распространения сигнала над холмистой местностью предполагают отсутствие прямой радиовидимости между приемником и передатчиком, а также наличие достаточно удаленных переотражающих объектов. Такие условия описываются двухлучевой моделью со средним соотношением уровня лучей минус 8,6 дБ и средней задержкой сигнала во втором луче на четверть символа. Флуктуации сигнала на входе приемника описываются законом Релея.Модели распространения сигнала в городских условиях предполагают отсутствие прямой радиовидимости между приемником и передатчиком, и наличие большого количества переотражающих объектов. Данный случай также описывается двухлучевой моделью, но с другими амплитудными и временными соотношениями. Например, задержка между лучами составляет приблизительно 1/10 символа, то есть сигнал на входе приемника практически не испытывает межсимвольных искажений.Модель для тестирования эквалайзера применяется только для тестирования аппаратуры класса Е. В данной модели флуктуации сигнала на входе приемника имитируются релеевскими замираниями по четырем лучам с задержкой сигнала в лучах до двух символов.
Известно большое количество методик расчета обеспеченности радиосвязью абонентов в сотовых сетях. Данные методики основаны на результатах теоретических и практических исследований распространения радиоволн в реальных условиях. Процесс оценки зоны обслуживания состоит из нескольких этапов.На первом этапе определена мощность сигнала, излучаемая в эфир. На втором - средняя мощность сигнала на приемной антенне, при которой обеспечивается заданная чувствительность приемника. По результатам этих этапов определен допустимый уровень потерь на трассе распространения радиосигнала. На третьем этапе выбрана модель расчета потерь на трассе, и на ее основе построена зависимость потерь от расстояния. По данному графику определена средняя дальность радиосвязи с учетом запаса на обеспеченность связью по месту и времени.Для обеспечения максимальной емкости радиосети необходимо оптимальным образом разместить приемопередатчики, правильно определить состав и назначить режимы работы приемопередающей аппаратуры.Решение этой задачи в условиях современной сложной радиообстановке невозможно без использования компьютерных средств планирования радиосетей. Одним из таких компьютерных инструментов планирования беспроводных радиосетей является программный пакет RPS-2. Важными особенностями пакета RPS-2 являются высокая точность применяемых моделей распространения радиоволн, а также возможность использования его для планирования радиосетей практически во всех используемых в настоящее время стандартах.
Возможности RPS
Система RPS предназначена для планирования радиорелейных и сотовых сетей связи. RPS позволяет проводить частотное планирование и выполнять все необходимые расчеты для оценки качества связи и зон обслуживания радиосети на основе реальных данных о рельефе местности. Функции RPS
-
Размещение базовых станций с привязкой по географическим координатам или по месту на цифровой электронной карте;
-
Размещение препятствий (не отраженных на цифровой карте) с привязкой по географическим координатам или по месту на цифровой электронной карте;
-
Редактирования карты местности путем задания дополнительных высот для отдельных типов местности (лес, городские кварталы и т.п.);
-
Задание и редактирование карты трафика на рассматриваемой территории;
-
Поддержка локальных баз данных оборудования: антенн, диаграмм направленности, приемопередатчиков;
-
Отображение профиля местности между двумя выбранными точками;
-
Определение и отображение точек прямой видимости в заданной окрестности базовой станции;
-
Расчет и отображение уровня принятого сигнала в заданной окрестности базовой станции
-
Задание коэффициентов, корректирующих потери распространения, для отдельных типов местности;
-
Вывод результатов расчетов на печатающее устройство;
-
Преобразование электронных карт из форматов MAPINFO и PLANET во внутренний формат RPS;
Для сотовых сетей:
-
Расчет максимального уровня принятого сигнала от нескольких базовых станций;
-
Расчет зон обслуживания для нескольких базовых станций;
-
Оценка мощности передатчика абонента, необходимой для связи с базовой станцией;
-
Расчет отношения сигнал – помеха в указанной области;
-
Расчет зон перекрытия сигнала от базовых станций;
-
Оценка загруженности базовых станций;
-
Расчет максимального уровня принятого сигнала вдоль выбранного маршрута;
-
Статистический анализ и отображение результатов измерения принятого сигнала.
-
Сравнение результатов расчета уровня принятого сигнала вдоль выбранного маршрута с реальными измерениями.
Требования к аппаратуре
-
Персональный компьютер IBM PC, рекомендуется процессор Intel Pentium 100МГц и выше;
-
Оперативная память не менее 16 MB (рекомендуется 32 MB);
-
Монитор 15" (рекомендуется 17");
-
Разрешение дисплея не ниже 800x600 точек в режиме 256 цветов;
-
Объем пространства на жестком диске определяется размером базы данных с картами местности и объемом хранимых результатов расчета. Для работы RPS в минимальной конфигурации требуется около 20 MB;
-
Операционная система Windows95 или Windows NT;
Моделирование систем связи в RPS
Проект RPS включает в себя всю информацию, связанную с планированием радиосетей в некотором регионе (рабочей области), который определяется цифровой картой местности. Для одного региона может быть создано несколько проектов, но в одном проекте нельзя объединить несколько регионов, определяемых разными цифровыми картами. Проект сохраняется на диске в текстовом файле с расширением «.pro». В состав проекта входят следующие компоненты:
-
имя каталога с цифровой картой региона;
-
имя каталога с базами данных оборудования;
-
имя рабочего каталога, в котором сохраняются результаты расчетов;
-
общие параметры, относящиеся ко всему региону;
-
описание сетей, размещенных в данном регионе;
-
перечень базовых станций и их параметров для каждой сети;
-
перечень радиолиний для радиорелейных сетей;
-
информация о выполненных расчетах;
-
перечень дополнительных препятствий, корректирующих цифровую карту, и их параметры;
-
характеристики типов местности, учитываемые в расчетах;
-
атрибуты объектов, отображаемых на экране.
Развитие проекта предусматривает размещение новых объектов (сетей, станций, радиолиний и т.д.), изменение параметров и удаление ранее созданных объектов. Результаты расчетов, требующих больших затрат времени, сохраняются на диске, информация о них хранится в проекте и используется для отображения результатов без проведения повторных расчетов. Базы данных оборудования могут расширяться и редактироваться независимо от проекта и использоваться в нескольких проектах одновременно. Следует учитывать, что изменение параметров оборудования в базе данных скажется на результатах расчетов во всех проектах, ссылающихся на эту базу данных. Порядок работы с RPS:
-
Задать общие параметры для нового проекта, имена рабочих каталогов и выбрать тип первой сети проекта.
-
Открыть новый проект. При этом создается описание первой «пустой» сети.
-
Установить параметры сети, выбрав радиостандарт или задав собственный набор сетевых параметров.
-
Настроить параметры, описывающие свойства различных типов местности: высоту, коэффициенты, корректирующие потери распространения, распределение трафика.
-
Осуществить планирование сети связи. В ходе этой операции на цифровой карте размещаются базовые станции и выбираются их параметры. В радиорелейных сетях устанавливаются связи между станциями (формируются радиолинии). При необходимости в базы данных оборудования добавляются новые элементы.
-
Выполнить необходимые расчеты и распечатать (или сохранить) результаты. В расчетах во внимание принимаются лишь объекты, определенные в данной сети.
В рамках одного проекта можно сформировать несколько сетей разных типов. Однако, в данной версии RPS наличие других сетей не учитывается в расчетах, т.е. сети независимы друг от друга. Прежде, чем начать работу с RPS, необходимо подготовить цифровую карту района и сформировать базы данных оборудования.В RPS используется иерархическая система меню. Ниже приводится перечень пунктов главного меню.
Project -- Операции с проектом (открыть, создать новый проект, сохранить, закрыть, настроить общие параметры проекта, настроить параметры печати, завершить работу RPS);
Network -- Создание новой сети в текущем проекте, переключение между сетями, редактирование общих параметров сети;
View -- Выбор вида отображения карты местности, выбор масштаба карты, включение (выключение) отображения результатов расчетов;
Edit -- Редактирование параметров объектов текущей сети;
Run -- Выполнение расчетов;
Equipment -- Доступ к базам данных оборудования;
Tools -- Настройка общих параметров отображения объектов;
Window -- Стандартное меню Windows для управления дочерними окнами;
Help -- Вызов справочной подсистемы RPS. Линейка инструментов располагается под главным меню и содержит пиктограммы для переключения режимов работы и выполнения часто используемых команд. Ниже приводится список пиктограмм и соответствующие им команды меню:В RPS поддерживаются следующие базы данных оборудования:
-
База данных антенн с диаграммами направленности (файл antenna.sdb);
-
База данных приемопередатчиков (файл trxdata.sdb);
-
База данных волноводов (файл wgdata.sdb).
Параметры оборудования, содержащегося в базах данных, используются для инициализации параметров станций. При создании новой станции пользователь указывает тип антенны, приемопередатчика и волновода. RPS выбирает параметры, указанных устройств, из базы данных и копирует их в набор параметров станции. Некоторые параметры могут быть уточнены для конкретной станции.База данных антеннДля пополнения базы данных или для изменения параметров антенн следует выбрать пункт меню Equipment/Antennas. На экране появится следующее диалоговое окно.В списке, расположенном в левом верхнем углу окна, перечислены названия антенн, содержащихся в базе данных. Пакет позволяет производить следующие действия с базой данных антенн:
-
Изменение параметров антенны
-
Добавление новой антенны
-
Удаление антенны
-
Изменение диаграммы направленности
Диаграмма направленности может быть загружена из заранее подготовленного текстового файла, рекомендуется создавать файлы с расширением “.dgm”. База данных приемопередатчиковДля пополнения базы данных или для изменения параметров отдельных устройств необходимо выбрать пункт меню Equipment/Transceiver. На экране появится следующее диалоговое окно.В списке Transceiver перечислены названия приемопередатчиков, содержащихся в базе данных. Пакет позволяет производить следующие действия с базой данных антенн: