Алматы қаласында 4G технологиясын ұйымдастыру

Абоненттік трафиктің санының  көрсеткіші ретінде жүктеу коэффициенті пайдалануы мүмкін:

 

,

(3.8)

 

мұнда - секторға қолданушылардың саны;

- физикалық деңгейде активті пайдаланудың коэффициенті

( = 0,67 – сөз үшін, = 1 – деректерді тарату үшін);

- сигнал-шуыл қатынасы, биттік жылдамдыққа тәуелді, дБ;

- манипуляция жылдамдығы (чиптардың берілуі), = 100 Мчип/ж;

- - ші пайдаланушының биттік жылдамдығы;

- көршілес секторлардың интерференция деңгейі, әдетте 55% өлшемінде қабылдайды, яғни = 0,55.

 

(3.8) теңдеу негізінде пайдаланушы санынан жүктеу коэффициенті тәуелділік графигін тұрғызайық. Сектордағы барлық абоненттер мүмкін болатын минималды 10 Мбит/с жылдамдықпен трафикті құрайды:

 

 

3.4-суретте тәуелділік графигі көрсетілген.

 

 

3.4-сурет. Сектордағы абоненттер  санынан жүктеу коэффициентінің  тәуелділік графигі

 

 

3.4 Байланыс тиімділігінің  бағасы 

 

 

Толқын ұзындығына 13 см сәйкес келетін сымсыз желiнiң радиожабдық жоба бойынша 2300МГц-тi жиiлiкте жұмыс iстейдi. Осындай толқындартүзу сызық бойымен таралады, антенналарды қосатын және көздеу сызығы деп аталады. Бірақ негізгі толқын энергиясының бөлігі көздеу сызығына емес, Френель эллипсоиды деп аталатын кейбір кеңістік аймағына жұмылдырылған, формула бойынша радиусын анықтаймыз:

 

(3.9)

 

мұнда λ толқынның ұзындығы метрмен.

 

Френель аймағының түсінігі Гюйгенс  принципіне негізделген, оған сәйкес құбылмалылық жететін ортаның әрбір нүктесіне  сәйкес, ол екіншілік толқын көзіне айналады, және шашырау өрісі барлық екіншілік толқын суперпозициясы ретінде  қарастырыла алады.Осы ұстанымның негізінде айтуға болады, орталықтанған  доға ішінде жатқан объектлер  сапаға оң және теріс әсерін тигізе алады. Френель зонасының алғашқы доғасының  ішіне түсетін барлық бөгеттер, айтарлықтай  зиянды әсерін тигізеді.

 Таратқыш пен қабылдағыш  арасындағы трактта тура орналасқан  нүктені қарастырайық, бұл кезде  нүктеден таратқышқа дейінгі  аралық S-ке тең, нүктеден қабылдағышқа  дейін аралық D-ға тең, демек  таратқыш пен қабылдағыш арасы  S + D тең.

 

 

3.5 – сурет. Френель зоналары

 

Осы нүктеде Френель зонасының алғашқы радиусын есептейік: 

 

,

(3.10)

 

мұнда R, S және D бірдей бірлікпен өлшенеді, λ-мен тракт бойындағы толқын ұзындығын белгілейді.

Берілген жағдайда, біздің жоба бойынша  екі трансивер арасындағы ұзындық  14 км тең, ал тасушы жиілігіа– 2,3 ГГц, демек, толқын ұзындығы 0,13 м. Онда Френеьдің алғашқы зонасының радиусы, трансиверлер арасында ортада орналасқан, тең болады:

 

.

 

Анықталғандай, радиусы шамамен 0,6 бірінші Френель зонасынын құрайтын доға ішінде, екі трансивер расындағы  кез келген нүкте аралығынан өткізілген, ешқандай бөгет жоқ, онда бөгет болған кездегі сигнал сөнуін ескермеуге болады.  Мұндай бөгеттердің бірі жер болып  табылады. Демек, екі антенна биіктігі тракт бойы орналасқан бірде бір нүкте, одан жерге дейінгі қашықтық  Френельдің 0,6 алғашқы зонасынан кем болмауы керек. Жердің дөңгелек екенін ұмытпайық.

Сондықтан Жазық далада,өте түзу бет кезінде, тура көріністі қамтамасыз ету үшін, антенналарды жоғары көтеру қажет.

 

3.5 Пакеттің оптимизация  есебі

 

 

Желі анализінің мақсаты  соңнан соңға пакет таратылуының кідірісін, жоғалған пакеттер үлесін, сигналдардың қасқа уақыттық үзілістерін  бағалау болып табылады.

Пакеттер кезекке дискретті  уақыт моменттерінде түседі с ықтималдығы . Мүмкін болған тізбекті пакеттерді тарату уақыт периоды , кадр ұзақтылығымен анықталады.

Пакетті тарату трактының  техникалық мүмкіндіктерін анықтайтын негізгі параметрлеріне:

m – кіріс маршрутизатормен  байланыс орнатқан абоненттер  саны;

R_и – терминалдан тарату жылдамдығы, бит/с;

R_k – маршрутизаторлар арасындағы тракттың өткізу қабілеттілігі, бит/с;

L_и – пакеттің ақпараттық бөлігінің ұзындығы , бит;

- терминалмен пакеттің ақпараттық  бөлігінің таратылу уақыты, с;

L_сл – пакеттің қызметтік биттері (преамбула және концевик), бит;

N_Д – сұхбат моделінің қалып-күй саны;

р_у – терминалдан кадрда пайда болу ықтималдығының қалыптасқан мәні; жалпы жағдайда,N_Д-дан және өтпелі ықтималдықтар матрицасы                ( ) моделін сипаттайды.

Қарапайымдау үшін, N_Д, R_и, L_и, L_cл және де h мәндері барлық абоненттер үшін бірдей делік.

Ортақ кідірісті маршруттайтын  пакеттің оптималды ұзындығы  dm теңдеуінің шешімінен табылады:

(T)/dLu = 0.

Қажетті түрлендірулерді  жасап, пакеттік оптималды ұзындығын  табамыз:

 

(3.11)

                             

 

Сонда F тең болады:

 

 

Оңтайлы пакет ұзындығы:

 

бит

 

Таңдаулы бір үлгідегі мәндерде қызметтiк пакеттердiң ұзындықтары, кодалау жылдамдығы, тарату жылдамдығы кезінде минималды кідіріске  сәйкес келетін пакеттің оңтайлы  ұзындығын аламыз.

L_СЛ=50 бит, R_И=8 кбит/с, R_К=256 кбит/с үшін оңтайлы пакет ұзындығы мынаған тең:

L_{И. ОПТ} = 51,816 бит.

 

Жоғарыда айтылғаннан  көрініп тұрғандай пакетке қызмет ету барысында тарату уақытысы (қызмет етуі) тұрақты шамасы болып табылады және анологтық шамасымен анықталады:

 

(3.13)

 

с

 

Қарастырылып отырған байланыс жүйесіне пайдалану коэффициенті, байланыс арнасының параметрлер функциясы  ретінде жазылуы мүмкін:

 

(3.14)

 

Сонда пайдалану коэффициенті:

 

3.6 Жалпы кідіріс есебі

 

 

m(T_∑) қорытынды кідіріс m(T)  кезек кірісінен (күту уақыты мен қызмет көрсету уақыты), сөз кодеріндегі δ_з пакетация кідірісінен және δ_кодер алгоритмді кідірістен қалыптасады.

Өйткені кідіріс дисперсиясы  сигналды қалпына келтіргенде ағындағы есептеудің өткізулерді пайда болуын анықтайды.

Жоғарыдағы есеппен пакеттік тарату кезіндегі жалпы кідірісті  анықтаық:

 

               (3.15) 

 

Онда пакеттік тарату кезінде  жалпы кідірісмынаған тең:

 

 

  жылдамдығымен сипатталатын  төменгі жылдамдықты кодерде  алгоритмді кідірістің сандық  мәндері 3.1-кестеде көрсетілген.

 

3.1-кесте.

Кодердегі кідірістің сандық мәндері

, кбит/с	5,6	8	16	24	32
, мс	35	15	5	2	0

 

Алынған оңтайлы пакет ұзындығының  мәнін 3.16-ға қойып, оңтайлы кешігу уақытын табамыз:

 

    (3.16)

 

Онда L_СЛ=50 бит, R_И=8 кбит/с, R_К=256 кбит/с үшін оңтайлы кешігу уақыты мынаған тең:

 

(3.15)  формула бойынша құрылған  гарфик 3.6-суретте көрсетілген

 

 

3.6-сурет. Оңтайлы кешігу  уақытының графиктері

 

Көрсетiлген сандық нәтижелердiң  талдауы жалпы жағдайда бір соңынан  екінші соңына дейін оңтайлы кідіріс  осыған тәуелді болады (оңтайлы пакет  ұзындығы кезінде):

• R_k байланыс арнасының өткізу қабілеті;
• L_u ақпараттық пакет бөлігінің ұзындығы;
• L_СЛ қызметтік пакет бөлігінің ұзындығы;
• R_u ақпараттың терминалдан таратылу жылдамдығы;
• біруақытта байланысты орнатқан m абоненттер саны.

Іс жүзінде L_СЛ, R_u и R_k параметрлері берілген деп есептесек болады. Желіде рұқсат етілетін өзіне жоспарын және мекен-жайын қоса желілік хаттаманың тақырыбы болып табылады. Жақсы жоспар болып қысқаша тақырыптың – 50 бит шамасында, бірақ 100 және 200 бит тақырыптар да кездеседі. Сандау (оцифровка) жылдамдығы терминалдар мүмкіндіктерімен сипатталады. 32 Кбит/с жылдамдығы салыстырмалы арзан ДИКМ жабдығының сәйкес келеді, ал 5,6 Кбит/с жылдамдығы вокодерде болады. Байланыс арнасының өткізу қабілеттілігі 64; 128; 256 Кбит/с құрайды.

Сөз сигналыны жоғары артықшылықтарынан, егер мұндай жоғалтулар ептеген интервалдарға  болса (мысалы, 19 мс), кейбір нашарлануда  сөздiң жоғалтуы 50%-ке дейiн барады. Егер пакеттер ұзын болып жоғалтудың ықтималдылығы үлкеп болса (0,25 с сөздің пакеттегі 1000 бит), онда оның айқындығы нөлге дейін төмендеп кетеді.

 

 

3.7 Пайдалы сигналдың қуатын есептеу

 

 

Қабылдағыштың кірісінде пайдалы  сигналдың қуатын есептеу үшін радиосызықтардың энергетикалық параметрлерін және қабылдағыштың нақты сезгіштігін  білу қажет.

Пайдалы сигналдың қуаты қабылдау нүктесінде келесі өрнекпен анықталады:

 

                               

 

Бұл өрнек децибелде келесі түрге  ие:

 

Р_прм = P_прд + G_прд + G_прм + 201g - 201g(4 )- 201g(r)-L_доп – Z               (3.18)

 

Осы өрнектерде радиосызықтың келесі параметрлері пайдаланады:

Р_прд – таратқыштың шығыс қуаты. Сымсыз желілердің жабдықтарының шығыс қуаты 8-ден 30 дБ болады.

G_прд и G_прм – Антенаның тарату және қабылдау күшейту коэффициенттері

- толқын ұзындығы

r -  тарату қашықтығы

L_доп - жалғағыш тiркеуiштердегi сигналының әлсiретуiн,  антенна поляризациясы сәйкес келмеуінен жоғалтуларды қоса және т.б., біртұтас себептер жиынтықтарын қосымша жоғалтулар болып табылады. L_доп =10 дБ

Z - 5-тен 15-ке дейін болатын  радиосызықтары «салынатын» ауданда  электромагниттік түрде, сыртқы  бөгеттерге бөгеуілге тұрақтылық  қоры

Р_прм = 27+18+16+20lg(0,13)-201g(4*3,14)-201g(5,6) -10 -5 = -11 дБ

 

Берілген көрсеткіштің физикалық  мағынасына сәйкес келетін, қабылдағыш кірісінде пайдалы сигналдың  қуатын қабылдау үшін минималды қажетті  анықтайтын қабылдағыштың нақты  сезгіштігі Р_min  ретінде көрсетеді.

Радиосызықтар энергетикалық параметрлерін  есептеу – пайдалы сигнал қуаты қабылдағыш кірісінде нақты қабылдағыш сезгіштігі мәніне қарағанда аз болатын радиосызықтар параметрлері

Р_прм Р_мин

(3.18) формула бойынша қабылдағыш  кірісінде пайдалы сигналдың  қуатын есептедік. Жоғарыды  айтылған  шарт орындалып, есептудің нәтижелері  бойынша -11дБ тең және қабылдағыштың  нақты сезгіштік мәнінен едәуір  жоғары.

-11дБ -98 дБ

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Экономикалық бөлім

 

4.1 Жұмыстың мақсаты

 

 

Бұл жұмыстың мақсаты - бағдарламалық  өнімді жасап шығару, дәлірек: техникалық қызмет көрсету және пайдалану орталығының  қызмет етуін зерттеу.WiMAX технологиясы мысалында орталықтандырудың негізгі  идеясы компьютер желілерін сонымен  бірге телефон және басқа да сымсыз байланысатын электронды құрылғыларының жұмысын жақсарту.

Сымсыз желілер пайдаланушылардың  арасында тез танымал болып келеді. Бірнеше жыл ішінде олар стандарттау  үрдісінен өтті, ақпаратты тарату жылдамдығы жоғарлай берді, бағасы қолайлы  бола бастады. Сонымен қатар, сымсыз желілер сымды желілермен бірлесіп әрекет етеді. Қазіргі кезде кез-келген қаланың байланыс желілерін кеңейтуді  жобалағанда – сымсыз шешімдерді назарға алған жөн.

Күнделікті жабдықтар көлемінің  кеңеюі, стандарттардың жетілдірілуі, қорғаныстың жақсаруы WiMAX технологиясының  кез-келген жерде қолданылуына мүмкіндік  береді. Жаңа жабдықтар қорғаныс, тұрақтылық және жоғарғы жылдамдық талаптарына  сай.