Курсовая с практикой на тему Проектирование сети 4G в городе. Город Сосногорск Республика Коми

Содержание:

Введение 5

1 Обзор технологи 4G+ 6

2 Выбор и обоснование технологии релиза 14

3 Описание релиза и сопутствующих технологий 16

4 Выбор исходных данных, модели и расчет количества базовых станций 19

5 Разработка плана абонентской сети 20

6 Расчет пропускной способности, выбор среды передачи, плана и топологии транспортной сети 24

7 Выбор оборудования 29

8 Разработка рекомендаций по монтажу оборудования 34

9 Пути совершенствования сети 36

Заключение 37

Библиографический список использованных источников 38

Введение:

Стремительное развитие всевозможных технологий связи вызвано, главным образом, огромной потребностью населения в качественной и недорогой связи, а так же доступа в сеть Интернет. Колоссальная роль коммуникаций для современной сферы обмена информацией неоспорима [4].

Обеспечение качественной связи – это один из базовых аспектов развития инфокоммуникационных сетей. Решение данной сложной задачи приведет к более бурному и ускоренному развитию технологий, повышению коммуникабельности населения.

Одно из основных направлений организации сетей связи – построение сетей стандарта 4G+. 4G+ (LTE-Advanced) – десятый релиз технологии LTE, ее усовершенствованная версия. Она отвечает всем стандартам беспроводной связи, что было выявлено международным союзом электросвязи. Главное отличие 4G от 4G+ для обычных пользователей — это более высокая скорость передачи данных.

Тема данной курсовой работы – «Проектирование сети 4G+ в городе Сосногорск, Республика Коми».

Актуальность данного курсового проекта объясняется широким распространением сетей стандарта 4G+ и высокой потребностью населения в качественных и недорогих услугах связи.

Целью курсового проекта – разработка практического решения по организации сети 4G+ в городе Сосногорск, Республика Коми.

Исходя их поставленной цели работы, в процессе ее выполнения необходимо решить следующие задачи:

– исследовать технологю 4G+;

– произвести выбор и обоснование технологии и релиза;

–описать выбранную технологию;

– произвести расчет абонентской и транспортной сети;

– выбрать необходимое техническое оборудование;

– разработать решение по обеспечению защиты информации в сети;

– определить пути совершенствования сети.

Заключение:

В курсовой работе был исследован вопрос организации сети 4G+ в городе Сосногорске. Выбрана технология реализации проекта – LTE-Advanced .

Была исследована общая характеристика района планирования сети. Определен к внедрению «универсальный» вариант планирования строительства сети.

Основа транспортной сети проекта — IP-протокол, выполняющий функцию транспортировки трафика данных.

В результате курсового проектирования рассчитаны основные параметры проектируемой сети:

– стандарт – LTE-Advanced;

– диапазоны частот: LTE 2600 FDD, Band 7 (2550-2560 МГц / 2670-2680 МГц);

– радиус соты – 7 км;

– площадь покрытия с проектированной сети – 95,47 км2.

– потенциальное количество абонентов – 16920 человек.

Произведен выбор оборудования для транспортной сети — предпочтение отдано решению фирмы «Cisco Systems». Транспортная сеть реализована по средствам оптоволоконной линии передач.

Управляющее оборудование сети LTE – решение фирмы «Cisco Systems», реализуемое по средства платформы «Cisco ASR 5000 PCS3». Оборудование радиодоступа — БС «Flexi Multiradio» фирмы «Nokia Siemens Network». Данное оборудование является наиболее универсальным среди аналогов. Также произведен выбор электропитающего оборудования.

Фрагмент текста работы:

1 Обзор технологий 4G+

Стандарт беспроводной передачи данных LTE в России известен давно. При этом он нередко обозначается, как 4G LTE. Однако, к сведению многих, он не является полноценной сетью 4G.

LTE (3GPP Long Term Evolution) – это некий промежуточный стандарт между поколениями мобильной связи 3G (с последующими протоколами ее улучшений) и поколением 4G.

Несмотря на то, что операторы сотовой связи и производители смартфонов приписывают к стандарту LTE приставку 4G, LTE напрямую к четвертому поколению мобильной связи 4G не относится. Он основан на протоколах передачи данных GSM/EDGE и UMTS/HSPA, имеющих принадлежность к технологии мобильной связи 3G.

LTE не соответствует требованиям 4G. Это установил консорциум 3GPP, занимающийся разработкой всех спецификаций для мобильной телефонии. LTE позволяет осуществлять передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с, что соответствует 12,5 Мегабайтам/с.

LTE-Advanced (сокращенно LTE-A) – это официально признанный стандарт беспроводной связи четвертого поколения 4G. Его утвердил Международный союз электросвязи еще в 2012 году. Таким образом, в настоящее время только стандарт LTE-Advanced соответствует возможностям мобильной сети четвертого поколения 4G. Саму же технологию 4G разработал консорциум 3GPP.

Основные плюсы, которые дает переход на Advanced Pro включают: улучшение MTC, поддержка фукционала «общественной безопасности», таких как D2D и ProSe — двойные подключения к малым сотам и соответствующая архитектура сети, улучшенная агрегация частот, межвзаимодействие с Wi-Fi, LAA на 5 ГГц, 3D/FD-MIMO, поддержка позиционирования в помещениях, работа точка-многоточек для одной соты, сокращение задержки распространения сигнала. Некоторые из этих функциональностей были включены и в предыдущие релизы, но в Advanced Pro они уже, что называется, оформились и ожидается их массовое внедрение операторами.

Архитектура сети приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Архитектура сети 4G

Обмен информации в сети EPC осуществляется исключительно по IP протоколу с пакетной коммутацией. Этот аспект в значительной степени отличает сеть 4G от предыдущих поколений сетей, в которых применялась канальная коммутация между элементами. В сеть EPC входят элементы, которые отвечают за процессы управления, маршрутизации, коммутации и хранения различной информации.

Сеть E-UTRAN состоит из базовых станций (eNodeB). Данная сеть выполняет функции радиоинтерфейса, являясь связующим звеном пользовательских терминалов (UE) и сети EPC. Главная особенность, которая отличает сеть 4G от других сетей – базовые станции eNodeB обмениваются данными по средствам протокола X2 и осуществляют управленческие функции. В стандарте GSM подсистема базовых станций включает базовый приемопередатчик BTS и контроллер базовых станций BSC. В отличии от стандарта GSM, в сети 4G один элемент eNodeB выполняет задачи и передатчика, и контроллера.

Базовая сеть SAE, которая так же носит название EPC (Evolved Packet Core), имеет в своем составе узлы MME. Логические элементы MME (Mobility Management Entity) отвечают за контроль управления мобильностью терминала абонентов и взаимодействие с базовой станцией по средствам протокола управления C-plane. Так же MME производит распределение сообщений вызова к базовой станции, сохраняет безопасность сети, осуществляет контроль подлинности сообщений и управление роумингом [3].

Структура базовой сети SAE является пакетным PS-доменом системы 4G, предоставляющим голосовые услуги и все IP-услуги на базе технологии пакетной коммутации. Данная архитектура приведена на рисунке 2.

На рисунке 2 два вида трафика обозначены сплошной и пунктирной линиями соответственно.

Рисунок 2 – Архитектура базовой сети SAE

Базовая сеть SAE базируется на концепции «все через IP» и том обстоятельстве, что доступ к базовой сети может производиться и через сети второго и третьего поколений (UTRAN/GERAN), и через сети не-3GPP (WiMAX, Wi-Fi), а так же через сети, которые используют проводные IP-технологии (ADSL+, FTTH) [2].

При организации исследуемой сети 4G+ в качестве основной технологии решено использовать LTE.

Технология LTE-А позволяет добиться скорости приема в 1 Гбит/сек. Но если сравнивать LTE с UMTS, то разница очень большая – 4G-сети по стабильности и скорости связи впервые вышли на уровень проводного ADSL соединения.

Сравнительные преимущества LTE перед 3G:

 повышенная стабильность работы – соединение не прерывается;

 доступность – карта покрытия 4G+ полностью покрывает самые населенные регионы страны;

 стабильно высокая скорость передачи данных – более 10 Мбит/сек;

 цена – сотовые операторы предлагают самые выгодные условия пользования 4G-интернетом.

Для того чтобы получить доступ к сети 4G+, потребуется мобильное устройство, поддерживающее технологию LTE, и SIM-карта сотового оператора, имеющего свое покрытие. Большинство мобильных операторов России поддерживают LTE – MTC, Мегафон, Beeline и другие. Выходить в интернет можно не только с мобильных устройств, но и с компьютера – для этого потребуется приобрести 4G-модем.

Для обеспечения высоких скоростей передачи данных в сетях LTE часто применяется технология MIMO.

MIMO (Multiple Input Multiple Output – множественный вход – множественный выход) – технология беспроводного доступа, предусматривающая использование нескольких приемников и передатчиков для передачи одновременно значительного количества данных.

В технологии MIMO используется эффект передачи радиоволн, называемый многолучевым распространением. Этот эффект подразумевает отражение передаваемых сигналов от препятствий и прием их антенной в разное время и под разными углами. Технология MIMO позволяет уменьшить относительное число битов, принятых с ошибкой, а также увеличить помехоустойчивость каналов связи [13].

Технология MIMO распологает конфигурациями антенн, которые позволяют принимать симметричные и несимметричные значения.

На рисунке 3 представлена реализованная по средствам пространственно-временного кодирования структурная схема MIMO-системы с 2 передающими и 2 принимающими антеннами.

Рисунок 3 – Структурная схема MIMO-системы с 2 передающими и 2 принимающими антеннами

Для первого варианта передача одного и того же потока информации с использованием схем кодирования осуществляется со всех антенн. Для второго варианта разнообразные части блоков данных символов или различные информационные блоки передаются разными антеннами. Передача данных производится с двух или четырех антенн параллельно. Прием и распределение сигналов с различных антенн происходит на приемной стороне.