Verkkosuunnittelu: Suunnittelutyön osa-alueet: Peittoaluesuunnittelu Kapasiteettisuunnittelu Taajuussuunnittelu Parametrisuunnittelu

Transkriptio

1 1

2 Verkkosuunnittelu: Suunnittelutyön osa-alueet: Peittoaluesuunnittelu Kapasiteettisuunnittelu Taajuussuunnittelu Parametrisuunnittelu Erityyppiset etenemisympäristöt: maaseutu (metsä, pelto, vuoristo, vesistö, yms.) lähiö/maaseututaajama kaupunki tiheä kaupunkikeskusta sisätilat Erikokoiset solukkorakenteet: Suursolut Makrosolut Mikrosolut Pikosolut 2

3 Solukkoperiaate : kuuluvuuden varmistamiseksi tukiasemien peittoalueet menevät osin päällekkäin häiriöiden välttämiseksi vierekkäisissä soluissa oltava eri taajuudet, mutta samoja taajuuskanavia voidaan kierrättää verkon eri osissa maaseudulla ja taajamissa suurikokoisia soluja (suursoluverkko), kaupunkien keskustoissa piensoluverkko Solukkoperiaatetta käytetään verkoissa, joissa solut käyttävät eri taajuuksia (esim. GSM). UMTS-verkossa ei tarvita taajuussuunnittelua, koska soluissa voidaan käyttää samaa kanavaa. 3

4 Lähdettäessä tyhjästä liikkeelle: Yritetään arvioida mahdolliset liikennetihentymät. Muualla käytetään minimikapasiteettia. Mitoitus tehdään kiiretunnin liikenteen mukaan. Kiiretunti tarkoittaa päivästä sitä tunnin jaksoa, jolloin liikennettä on eniten. Lähtötietona täytyy olla arvio asiakkaiden mahdollisesta ominaisliikenteestä. Ominaisliikenne tarkoittaa keskimääräistä liikennettä / tilaaja kiiretunnin aikana. Yleensä ominaisliikenne on merl. Erlangi: liikenteen voimakkuuden yksikkö. Kun yksi käyttäjä puhuu tunnin puhelun, hän on generoinut 1 Erl liikennettä. Pohjatietoina esim. asukasluvut, asukastiheyskartat, kuntien kehitys- suunnitelmat, teiden liikennemääräkartat + hyvä paikallistuntemus Arvioidaan alkukapasiteetti ja lähdetään siitä liikkeelle Täytyy tehdä myös pidemmälle ulottuvat laajennussuunnitelmat Olemassaoleva verkko: Käytössä olevaa verkkoa seurataan jatkuvasti liikennemittausten avulla. Kun solukohtainen esto ylittää tietyn rajan riittävän usein, lisätään kanavia Liikennettä seurataan myös liikenneprofiilien avulla. Taajuussuunnitelmassa täytyy olla varaa lisäyksiin. Kotitehtävä: Laske Erlangin B-kaavaa käyttäen seuraavat liikennemäärät: Käytössä on 1 GSM:n trx jossa 7 aikaväliä käytettävissä liikenteelle. Sallitaan 2 % esto. Paljonko liikennettä mahtuu? Lisätään toinen trx, jolloin saadaan liikenteen käyttöön toiset 7 aikaväliä. Paljonko nyt mahtuu liikennettä 2% estotodennäköisyydellä? Paljonko nousee liikenteenvälityskyky/aikaväli, kun trx-määrä nousee 1:stä 4:ään ja käytetään 3% estotodennäköisyyttä? Vihje: internetistä löytyy valmiita taulukoita, joista arvoja voi etsiä. Myös Penttisen kirjassa on nämä taulukot. 4

5 Peittoaluesuunnittelussa suunnitellaan: Tukiasemien paikat Tukiasemakonfiguraatiot (montako solua ja millaisia) Antennityypit, -korkeudet ja suunnat Tehotasot 5

6 Linkkibudjetin tuloksena saadaan halutut tehotasot ja antennivahvistukset, joita kannattaa käyttää. Varsinainen peittoalue lasketaan yleensä tietokoneella digitaalisten karttojen avulla. Esim. Laske seuraavilla arvoilla: Pbts=43dBm, Pms=33dBm, Gms=0dBi, Lcomb=3dB, Gbts=15dBi 15dBi, Lbts=4dBi, Lms=0dB, Sms=-102dBm, Sbts=-104dBm, Gmhpa=4dB, Gdiv=2dB a. Paljonko lähete saa vaimentua radiotiellä jotta puhelin toimii vielä? b. Ovatko siirtosuunnat tasapainossa? c. Jos eivät ole, miten ero saadaan korjattua? Mieti mitkä tekijät ovat sellaisia joita verkkosuunnittelija voi muuttaa. d. Paljonko on puhelimen vastaanottama teho, jos radiotien vaimennus on 75 db? 6

7 Kuusikulmiomalli on vain teoreettinen malli, koska: yleensä ei alueen kaikissa soluissa ole samaa kanavamäärää (liikennejakauma alueella ei ole vakio) tukiasemien maantieteellinen sijainti ei jakaudu tasaisesti peittoalueet eivät ole saman kokoisia, eivät myöskään häiriöalueet Kuusikulmiomallille on kehitetty kaava: C / I = R -n / 6D -n missä C = hyötysignaalin eli kantoaallon teho I = häiriö R = solun säde D = taajuustoistumaetäisyys n = vaimenemiskerroin, vaihtelee välillä 2 5. Esim. 2=vapaa tila, 5=voimakkaasti vaimentava ympäristö Symmetrisessä kuusikulmiomallissa D = R 3K, missä K = käytettyjen taajuuksien lkm. Jos taajuudet mitoitetaan pahimman tilanteen mukaan eli sen mukaan että puhelin on solun reunalla, silloin D=D-R. Tällöin saadaan ensimmäisestä kaavasta C / I = ( 3K - 1) n / 6 Laskutehtävä: GSM:lle C/I suhteen täytyy olla vähintään 9 db. Jos K=7 ja n=4, onko C/I riittävän suuri? 7

8 Peittoalueen ja häiriöalueen käyttö: Jos peittoalue ja häiriöalue eivät mene päällekkäin, voidaan soluissa käyttää samaa kanavaa. Esim. GSM:ssä C/I>9 db, eli häiriöalueen kentänvoimakkuusraja on vähintään 9 db pienempi kuin peittoalueen. Omasta solusta saatavan kentänvoimakkuuden täytyy siis olla vähintään 9 db suurempi kuin häiritsevän samakanavaisen solun synnyttämä kentänvoimakkuus, jotta signaali tulee riittävän hyvin perille. Käytännön taajuussuunnitelman tekeminen: taajuussuunnittelussa lähdetään liikkeelle kapasiteetti- ja peittoaluesuunnitelmista, joita työn edetessä joudutaan muuttamaan. Yleensä tarvitaan useita iterointikierroksia lähtökohdaksi kannattaa ottaa suurin liikennetihentymä, koska sinne on vaikeinta löytää vapaita kanavia Yritetään löytää häiriöistä mahdollisimman vapaa kanava. Jos ei onnistu, lasketaan kriteereitä tai muutetaan peittoaluesuunnitelmaa. Valmiita taajuussuunnittelutyökaluja on olemassa, mutta ne tarvitsevat tyypillisesti myös suunnittelijan peräänkatsomista 8

9 Sektoroinnilla voidaan parantaa C/I suhdetta. Solut jaetaan esim. kolmeen suuntaan. Kun jaetaan solut suunnatuiksi soluiksi, häiriö takakeilan suuntaan jää hyvin pieneksi. Taajuuksien uudelleenkäyttöetäisyyttä voidaan pienentää. Myös sektoroituja soluja voidaan ryhmitellä soluryhmiksi eli klustereiksi. Vasemmanpuoleisessa kuvassa on kolmen taajuuden klusteri. Oikeanpuoleinen kuva esittää ns. 7/21-klustereiden ryhmittelyä. 9

10 Parametreja: Diversiteetin i i käyttö Kanavanvaihtoon liittyvät parametrit, esim. vaihtokynnys ja sen hystereesi (kts. Kuva) Tehonsäätö: portaat, maksimi- ja minimitehot yms. Taajuushyppelyn käyttö Solunvalintakriteerit Epäjatkuva lähetys ja vastaanotto Sijainnin päivitykseen liittyvät parametrit Naapuritukiasemien määrittely Esimerkiksi GSM-verkossa on olemassa satoja eritasoisia parametreja, joilla verkon toimintaa säädellään. Suunnittelijan täytyy tuntea niiden vaikutus ja myöskin niiden keskinäiset suhteet. Parametrit voivat olla esim. solukohtaisia tai keskuskohtaisia. 10