Алгоритмы управления радиоресурсами в сетях подвижной радиосвязи стандарта GSM тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.13, кандидат технических наук Никитина, Александра Викторовна

• Никитина, Александра Викторовна
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Никитина, Александра Викторовна

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СЕТЕЙ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

СТАНДАРТА GSM.

1.1. Общая характеристика сотовых систем подвижной радиосвязи стандарта GSM.

1.2. Требования к качеству обслуживания абонентов в сетях стандарта GSM.

1.3. Требования к алгоритмам управления ресурсами радиосети.

1.4. Обобщенныйалгоритм управления радиоресурсами.

1.5. Постановка задач исследования.

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СЕТИ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА GSM.

2.1 Постановка задачи.

2.2. Архитектура сети при использовании кластеров различной размерности.

2.3. Математическая модель радиоканала.

2.4. Математическая модель внутрисистемных помех.

2.5. Вероятность обеспечения требуемого отношения сигнал/помеха

2.6. Учет вероятности активности помехоопасных радиотаймслотов

2.7. Анализ внутрисистемных помех на основе разработанной математической модели.

2.8. Анализ состояний сети с учетом внутрисистемных помех и абонентской нагрузки на сеть по критериям спектральной эффективности и эффективности использования оборудования.

Выводы.

ГЛАВА 3 АЛГОРИТМЫ УПРАВЛЕНИЯ РАДИОРЕСУРСАМИ В СЕТЯХ

ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ СТАНДАРТА GSM

3.1. Постановка задачи.

3.2 Баланс голосового трафика сонаправленных секторов GSM-900/1800.

3.2.1 Определение условий баланса голосового трафика.

3.2.2 Модель перехода голосового трафика между сонаправленными секторами GSM-900/1800.

3.2.3 Метод расчета управляющего воздействия.

3.3. Алгоритм регулирования голосового трафика сонаправленных секторов GSM-900/1800.

3.4. Предложения по распределению голосового и пакетного трафика сонаправленных секторов GSM-900/1800.

Выводы.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ СПИСКОВ СОСЕДНИХ СОТ В СЕТЯХ GSM.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Процесс формирования списков соседних сот в сетях GSM.

4.3. Метод обнаружения пропущенных NR.

4.4. Метод обнаружения неэффективных NR.

4.4. Алгоритм оптимизации списков соседних сот.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Алгоритмы управления радиоресурсами в сетях подвижной радиосвязи стандарта GSM»

Сеть подвижной радиосвязи является постоянно развивающейся структурой. Охват новых областей, расширение набора услуг и повышение доступности их для пользователей стимулируют прирост абонентской базы, что, в свою очередь, требует расширения сетевой емкости и настройки режимов работы сетевого оборудования.

Проблема управления ресурсами радиосети имеет большую практическую значимость. Опыт эксплуатации и развития коммерческих сетей стандарта GSM убедительно показал, что правильный выбор режимов работы оборудования и тщательная настройка сетевых параметров являются необходимыми условиями успешной работы оператора. Эффективное управление ресурсами большой разветвленной сети связи требует использования соответствующих методов и алгоритмов с возможностью высокой степени их автоматизации. Таким образом, тема настоящей диссертационной работы является актуальной.

Цель работы состоит в повышении качества обслуживания абонентов сетей подвижной радиосвязи стандарта GSM.

Научная задача заключается в разработке алгоритмов управления радиосетью стандарта GSM с использованием статистических данных о работе сети.

При решении научной задачи был использован математический аппарат теории вероятности и статистики, теории массового обслуживания, теории распространения радиоволн, а также методы математического моделирования и экспериментальные исследования.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений.

Заключение диссертации по теме «Телекоммуникационные системы и компьютерные сети», Никитина, Александра Викторовна

Выводы

В главе были получены следующие результаты.

1. Раскрыта важность оптимизации соседских отношений (NR) в радиосети GSM. Выполнен краткий обзор известных практических способов оптимизации соседних сот. Обоснована необходимость разработки алгоритма оптимизации NR, основанного на использовании сетевой статистики.

2. Введено понятие уровня перекрытия сот и разработан метод обнаружения пропущенных NR, основанный на оценке уровней перекрытия сот, и использующий сетевую статистику Channel Finder BSS Nokia.

3. Разработан метод обнаружения неэффективных NR, использующий сетевую статистику попыток хэндоверов между соседними сотами (Handover Adjacent Cell BSS Nokia), учитывающий уровни их перекрытия (сетевая статистика (Defined Adjacent Cell BSS Nokia) , и адаптирующий пороги удаления NR к длинам списков соседей рассматриваемых сот.

4. Предложена общая схема алгоритма оптимизации списков соседних сот.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований, целью которых являлось повышение качества обслуживания абонентов в действующих сетях подвижной радиосвязи стандарта GSM, решена научная задача разработки алгоритмов управления радиоресурсами сети стандарта GSM на основе использования статистических данных о функционировании сети.

В диссертационной работе впервые были получены следующие новые научные результаты:

1. Сформулированы требования к алгоритмам управления радиоресурсами на основе использования результатов радиоизмерений и сетевой статистики.

2. Разработана математическая модель сети подвижной радиосвязи стандарта GSM, связывающая показатели качества работы сети с ее эксплутационными характеристиками и абонентской нагрузкой.

3. Выполнена оценка внутрисистемных помех для сетей различной конфигурации на основе разработанной математической модели.

4. Проведен сравнительный анализ состояний сети с учетом внутрисистемных помех, абонентской нагрузки на сеть по критериям спектральной эффективности и эффективности использования оборудования.

5. Разработан алгоритм регулирования голосового трафика сонаправленных секторов GSM-900 и GSM-1800, основанный на оценке текущего дисбаланса трафика и расчете порога срабатывания Umbrella-хэндовера.

6. Разработан алгоритм оптимизации списков соседних сот с адаптацией порогов эффективности соседских отношений между секторами.

Обоснованность научных положений, рекомендаций и достоверность результатов исследований подтверждаются результатами реализации предложенных алгоритмов в сети СЗФ ОАО «МегаФон».

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Никитина, Александра Викторовна, 2008 год

1. Афанасьев В.В., Володина Е.Е., Скрынников В.Г., Тихвинский В.О., Системно-сетевые аспекты управления качеством услуг в сетях подвижной связи/ НИИР, Ассоциация Российских операторов GSM. М., -2004.

2. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование / СПб.: СПбГУТ, 2000

3. Бабков В.Ю., Дмитриев В.И. Системы мобильной связи/ Под ред. М.А. Вознюка. СПб.: ВУС, 1998.

4. Бендат Дж., Пирсол А. Измерение и анализ случайных процессов. Пер. с англ./Под ред. И.Н.Коваленко. М., "Мир", 1971.

5. Бабков В.Ю., Полынцев П.В., Утюжанин В.И. Качество услуг мобильной связи. Оценка, контроль и управление/под ред. проф. Гоголя A.A. М.: 2004.

6. Быховский М.А. Частотное планирование сотовых сетей подвижной радиосвязи//Электросвязь .- 1993.-№8.-С.25-28.

7. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной связи. М.: Мобильные Телесистемы. Эко-Трендз, 1997.

8. Заездный A.M. Основы расчетов по статистической радиотехнике.-М.: Связь, 1969.

9. Кузнецов М.А., Рыжков А.Е Современные технологии и стандарты подвижной связи. СПб: СПбГУТ, 2006 . - 464с.

10. Кузнецов М.А., Полпуденко Д.И., Рыжков А.Е., Сивере М.А. Хэндовер в сетях GSM 900/1800// Труды Международной академии связи. 2002. - №2.

11. Левин Б.Р. Теория случайных процессов и ее применение в радиотехнике. 2-е изд. М.:"Советское радио", 1960.

12. Лифшиц Б.С. и др. Теория телетрафика. М.: Связь, 1979.

13. Н.Никитина A.B. Никитин А.Н. Алгоритм формирования и оптимизациисписка соседних сот в радиосети стандарта GSM // НТВ СПбГПУ. СПб, 2008. -№ 6

14. Рерле Р.Д., Ехриель И.М., Данилов И.В. Протоколы GPRS и их тестирование // Мобильные системы.-2002.-№10.-С.44-50.

15. Руководящий документ Министерства РФ по связи и информатизации РД 44.254-2002. «Нормы на показатели качества услуг связи и методики проведения их оценочных испытаний».

16. Руководящий документ Министерства РФ по связи и информатизации (РД 44.004-2000) «Генеральная схема создания и развития федеральной сети подвижной радиотелефонной связи общего пользования России стандарта GSM».

17. Руфова A.B. Частотно-территориальное планирование сетей подвижной связи: учеб. пособие / Под ред. В.Ю. Бабкова // СПбГУТ. СПб, 2002.

18. Руфова А.В. Оптимизация параметров интегральных сетей сотовой связи стандарта GSM на этапе построения начального приближения сети.// 3-я МНТК студентов, аспирантов и молодых специалистов стран СНГ "Техника и технология связи": доклады Одесса, 2001,

19. Руфова А.В., Бабков В.Ю., Кадерлеев М.К. Сравнительный анализ сетей технологической железнодорожной радиосвязи на основе стандартов IMT-МС, GSM-R и TETRA// Мобильные системы, №11, 2002

20. Руфова А.В., Бабков В.Ю. Оценка эффективности двухдиапазонных сетей стандарта GSM.//MHTK ICC2001, ЛЭТИ: материалы конференции -СПб, 2001.

21. Руфова А.В., Бабков В.Ю. Комплексный анализ принципов построения сотовых сетей по критериям эффективности использования аппаратурного и частотного ресурсов.// МНТК ICC2001, ЛЭТИ: материалы конференции -СПб, 2001

22. Тихонов В.И. Нелинейные преобразования случайных процессов.-М.: Радио и связь, 1986.

23. Цыбулин М.К., Бокуняев К.А. Интегральная оценка качества передачи речевой информации по каналам мобильной связи // Вестник связи.-2003.-№9.-С.83-84.

24. Agustina J.V., Zhang P., Kantola R. Performance evaluation of GSM handover traffic in a GPRS/GSM network// Eighth IEEE ISCC 2003 Proceedings, 2003.

25. Balston D.M., Macario R.C.V. Cellular radio systems. Artech House, London, 1994.

26. Bello P.A. Characterisation of random time variant linear channels//IEEE Trans. Commun. Syst.-1963,-Dec.

27. BSC S9, Supplementary References, Nokia Electronic Document (NED)

28. BSS Network Doctor formulas, NOKIA, BSC S9

29. CEPT/COST 207 WGI: Proposal on channel transfer functions to be used in GSM tests late 1986. COST 207 TD (86)51 Rev.3.-1986,-Sept.

30. Clarke R.H. A statistical theory of mobile radio reception//Bell Syst. Tech. J.-1968.-vol.47.

31. Doble J. Introduction to radio propagation for fixed and mobile communication. Artech House, London, 1996.

32. ETSI: ETR 003: Network Aspect (NA). General aspects of quality of services (QoS) and Network Perfomance (NP).-1994

33. ETSI: ETR 138: Quality of service indicators for Open Network Provision (ONP) of voice telephone and Integrated Services Digital Network (ISDN).-1999.

34. ETSI TR 101 362 V6.0.1(1998-07 ) Technical Report Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Radio network planning aspects

35. ETSI TS 102 250-1. Speech processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); QoS aspects for popular services in GSM and 3G networks; Part 1: Identification of Quality of Services aspects.

36. ETSI TS 102 250-2. Speech processing, Transmission and Quality Aspects (STQ); QoS aspects for popular services in GSM and 3G networks; Part 2: Definition of Quality of Services parameters and their computation.

37. Fannin P.C., Molina A. et al. Digital signal processing techniques applied to mobile radio channel sounding//IEE Proc.-1991.-vol.138, pt.F,-Oct.

38. Faruque S. Cellular mobile systems engineering. Artech House, London, 1996.

39. Feher K. Digital communications: microwave applications. Englewood Cliffs, NJ, 1981.

40. Feher K. Wireless digital communications. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, 1994.

41. GPRS. General Packet Radio Service, Regs J. (Bud) Bates Jr. / McGraw-Hill, 2002

42. Har D., Xia H.H., Bertoni H.L. Path-loss prediction model for microsells// IEEE Trans. Veh. Technol.- 1999.- vol.48,- Sept.

43. Hata M. Empirical formula for propagation loss in land mobile radio//IEEE Trans VT-29.-1980,-Aug.

44. Hess G.C. Land-mobile radio systems engineering. Artech House, London, 1993.

45. Halonen T., Romero J.GSM, GPRS and EDGE Performance: Evolution Towards 3G/UMTS. Second Edition, 2003

46. ITU-R Recommendation E.800 (08.94) Terms and definitions, related to Quality of Services and network performance including dependability

47. ITU-R Recommendation P.529-2. Prediction methods for the terrestrial land mobile service in the VHF and UHF bands

48. ITU-T Recommendation P.862: "Perceptual evaluation of Speech Quality (PESQ), an objective method for End to end speech quality assessment of narrowband telephone networks and speech codecs".

49. Jakes W.C., ed. Microwave mobile communications. Wiley, New York, 1974.

50. Lee W.C.Y. Mobile cellular communications. McGraw Hill, NY, 1989.

51. Lee W.C.Y. Overview of cellular CDMA//IEEE Trans. Veh. Technol.-1991.-vol.40,-May.

52. Lee W.C.Y., Lee D.J.Y. Microcell prediction in dense urban area// IEEE Trans. Veh. Technol.- 1998.- vol.47,- Febr.

53. Lee W.C.Y., Mobile Communications Design Fundamendals.- NY.: 1994.

54. Lindemann, C. Thummler, A. Performance analysis of the General Packet Radio Service// 21st International Conference on Distributed Computing Systems, 2001.

55. Madkour, M.F. Effect of high GSM voice traffic on GPRS data network and the proposed solutions// Proceedings of the 46th IEEE International Midwest Symposium on Circuits and Systems, 2003.

56. Mehrotra H. Cellular Radio: analog and digital systems. Artech House, London, 1994.

57. Mehrotra H. GSM system engineering. Artech House, London, 1997.

58. Mehrotra H. Cellular radio performance engineering. Artech House, London, 1994.

59. Microwave mobile communications /Jakes W.C., ed. NY, Wiley, 1974.

60. Mobile radio communications/ Steel R., ed. Pentech Press Publishers, London, 1994.

61. Mouly M., Pautet M. The GSM system for mobile communications. Paulaiseau, France, 1992.

62. Nakagami M. The /«-distribution a general formula of intensity distribution of rapid fading//Statistical Methods in Radio Wave Propagation. Elmsford, NY: Pergamon, 1960.

63. Navarro, J. Martinez, J. Romero, J. Signaling capacity in GSM & (E)GPRS networks// IEEE 55th Vehicular Technology Conference, 2002.

64. Ni, S. GPRS network planning on the existing GSM system //Global Telecommunications Conference, 2000.

65. Nokia BSC/TCSM S11.5 Product Documentation68. Nokia BSS network doktor

66. Parsons J.D., Gardiner J.G. Mobile communication systems. Blackie, London, 1989.

67. Porcarelli, S. Di Giandomenico, F. Bondavalli, A. Analyzing quality of service of GPRS network systems from a user's perspective // Proceedings of Seventh International Symposium on Computers and Communications, 2002.

68. Premkumar, K. Chockalingam, A. Performance analysis of RLC/MAC and LLC Layers in a GPRS protocol stack // IEEE Trans, on Veh. Tech., 2004,-Sept.

69. Proacis J.G. Digital communications. 2nd ed. NY: McGraw Hill, 1994.

70. Redl S., Weber M., Oliphant M. An introduction to GSM. Artech House, London, 1994.

71. Redl S., Weber M., Oliphant M. GSM and personal communications handbook. Artech House, London, 1998.

72. Rice S.O. Mathematical analysis of random noise//Bell Syst. Tech. J.-1944.-vol.23,-July.

73. Sclar B. Rayleigh fading channels in mobile digital communications systems//IEEE Commun. Mag.-1997,-July.

74. Sherratt R.S. Performance of GPRS coding scheme detection under severe multipath and co-channel interference as a function of soft-bit width // IEEE Wireless Communications and Networking Conference, 2003.

75. Stuckmann P., Ehlers N., Wouters B. GPRS traffic performance measurements// IEEE VTC 2002-Fall Proceedings. 2002, Sept.

76. Verdu S. Minimum probabibity of error for asynchronous Gaussian multiple-access channels//IEEE Trans. Info. Theory.-1986.-vol.IT-32,-Jan.

77. Viterbi A.J., Viterbi A.M Other -cell interference in cellular power-controlled CDMA// IEEE Trans. Commun. 1994. - Vol.42. - Febr./March/Apr.

78. Webb W. Understanding cellular radio. Artech House, London, 1998.

79. Wei-Yeh Chen Wu, J.-L.C. Hung-Huan Liu Performance analysis of radio resource allocation in GSM/GPRS networks // Proceedings of Vehicular Technology Conference, 2002.

80. Wittman M. et al. Impact of the power delay profile shape on the bit error rate in mobile radio systems// IEEE Trans. Veh. Technol.- 1997.- vol.46,- May.

81. Xia H. A simplified analitical model for predicting path loss in urban and suburban environments// IEEE Trans. Veh. Technol.- 1997.- vol.46,- Nov.