Разработка системы частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи на базе геоинформационных технологий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.17, кандидат географических наук Михайлов, Павел Анатольевич

• Михайлов, Павел Анатольевич
• кандидат географических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат географических наук Михайлов, Павел Анатольевич

Перечень условных обозначений, символов, единиц и терминов.

Введение.

Глава 1 Анализ методов частотно-территориального планирования сетей радиосвязи и постановка задач исследования.

1.1 Архитектура сетей подвижной (сотовой) и фиксированной (абонентского доступа) радиосвязи.

1.2 Существующие и перспективные системы подвижной сотовой) радиосвязи.

1.3 Сущесвующие и перспективные системы фиксированной радиосвязи (абонентского доступа).

1.4 Методы частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

1.5 Постановка задач исследований.,.;.

Глава 2 Геоинформационые базы данных в задачах частотнотерриториального планирования сетей радиосвязи.

2.1 Постановка задачи.

2.2 Принципы использования геоинформационных баз данных при решении задач частотно-территориального планирования сетей фиксированной и подвижной радиосвязи.

2.3 Требования к картографической информации и геоинформационным базам данных при планировании радиосвязи.

2.4 Сравнительный анализ методов формирования геоинформационных баз данных.

2.5 Методика формирования локальной отраслевой геоинформационной системы для автоматизированного проектирования сетей мобильной радиосвязи.

2.6 Построение профиля трассы с помощью цифровых карт местности.

Выводы.

Глава 3 Алгоритмы и методики частотно-территориального планирования.

3.1 Постановка задачи.

3.2 Алгоритм частотно-территориального планирования сотовых сетей.

3.3 Методика построения начального приближения.

3.4 Методика прогноза зон покрытия на основе статистической модели напряженности поля сигнала.

3.5 Методика расчета зон покрытия на основе детерминированной модели напряженности поля сигнала.

Выводы.

Глава 4 Рекомендации по использованию разработанных методик и алгоритмов частотно-территориального планирования и результаты их апробации.

4.1 Принципы построения и функциональные возможности системы территориального планирования.

4.2 Рекомендации про применению системы частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

4.3 Пример реального частотно-территориального планирования сотовой сети подвижной связи стандарта DCS-1800.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка системы частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи на базе геоинформационных технологий»

В настоящее время во всем мире наблюдается стремительное развитие сетей сухопутной подвижной радиосвязи (ССПР). Данные табл.1 показывают, что за последний год число абонентов подвижной связи в Западной Европе выросло более чем на 68%. В России и странах СНГ развитие ССПР началось позже, одноко сегодня очевидно, что тенденция их развития аналогична. Последне годы активно развиваются сотовые (NMT-450, GSM-900/1800, AMPS и др.), транкинговые (MPT, EDACS, Алтай и др), пейджинговые (ERMS, POCSAG и др.) сети., а так же сети абонентского радиодоступа (в том числе CDMA и DECT).

Таблица 1.

Страна Оператор Стандарт Число абонентов, тыс.чел. Прирост* % на 01,02 98 на 01.02.99

Финляндия Sonera NMT-450 163 3 134,6 -17,6

Sonera GSM 1065,6 1667.7 56,5

Radiolmja GSM 575,1 981,2 70,6

Telia Finland DCS-1800 14,9

Франция France Telecom GSM 3139 J 5755,1 83,3

SFR NMT-450 76,7 33,2 -56,7

SFR GSM 2256,9 4367,1 93^5

Bouygues Telecom DCS-1800 557,2 1487,2 166 9

Германия T-Mobil GSM 3398,9 5700,0 67,7

Mannesmann GSM 3605.2 6222,6 72,6

-Pius DCS-1800 1200.0 2100,0 75,0

Viag Interkom DCS-1800 38,0

Италия TIM GSM 6128,5 11350,0 85,2

Om n ¡tel GSM 2500.0 6190,0 147 6

Испания Telefonica Moviles GSM 2210,4 4350,0 96,8

Airtel GSM 1220.8 2300,0 88,4

Retevtsion DCS-1800 3.5

Всего в Западной Европе абонентов подвижной 56988,0 96195,7 68,8 радиосвязи

В условиях активного роста числа РЭС актуальной является задача эффективного использования радиочастотного спектра (РЧС), и, как следствие, задача построения систем управления РЧС, позволяющих оптимально планировать сети радиосвязи.

Частотно-территориальное планирование сети связи предусматривает выбор структуры (конфигурации) сети, места установки базовых станций, выбор типа, высоты и ориентации антенн, распределение частот между базовыми станциями. Для уменьшения капитальных затрат должна осуществляться оптимизация частотно-территориального плана, т.е. разрабатываться план, обеспечивающий заданную зону обслуживания, емкость сети, требуемое качество обслуживания при минимальном числе базовых станций и минимальном числе используемых частот. Планирование должно обеспечивать внутрисистемную и межсистемную электромагнитную совместимость (ЭМС) радиосредств.

В первом случае обеспечивается ЭМС между радиостанциями проектируемой сети, во втором - между радиосредствами проектируемой сети и радиосредствами других систем, работающими в общих и смежных полосах частот и являющимися потенциальными источниками помех.

Современные национальные системы управления РЧС представляют собой структуры, включающие учетные базы данных РЭС, автоматизированные системы технической экспертизы и учета частотных присвоений, системы планирования сетей связи, а также системы радиоконтроля.

Системы управления РЧС строятся с применением технологий геоинформационных систем (ГИС), использующих представление информации в виде цифровых карт.

Во всем мире в отрасли "Связь", как и в других областях деятельности человека, широко использующих пространственно-ориентированную информацию, использование цифровых карт так же естественно, как использование компьютерной техники. Сегодня не требуется доказательств в пользу технологий ГИС, можно говорить только о выборе инструментальных средств ГИС, наиболее подходящих для решения тех или других задач.

Глобальной стратегией развития ССПР является разработка и внедрение единых международных стандартов и создание на их основе международных и глобальных сетей общего пользования. При этом естественно создание систем управления РЧС в русле рекомендаций Международного Союза Электросвязи.

В России и странах СНГ развитие современных систем управления РЧС сдерживается экономическими факторами, так как создание таких систем требует значительных стартовых затрат. Вместе с тем, стремительное развитие сетей связи и необходимость согласованных действий в области спектра как на национальном, так и на межгосударственном уровне, диктуют требование построения систем управления РЧС, отвечающих современному уровню технологий, что определяет актуальность темы диссертационной работы.

Целью диссертационной работы является минимизация частотных и аппаратурных ресурсов при развертывании сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

Научной задачей диссертации является разработка методов частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи на основе геоинформационной базы данных, обеспечивающих повышение достоверности результатов планирования, а так же минимизацию частотных и аппаратурных ресурсов при развертывании сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

Для решения поставленной научной задачи в диссертации рассмотрены и решены ряд принципиально важных вопросов, имеющих научную новизну и практическую значимость, которые можно представить в виде следующих положений: 9

1. Метод формирования локальной отраслевой геоинформационной системы для автоматизированного частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

2. Методики и алгоритмы частотно-территориального планирования сотовых сетей подвижной радиосвязи и сетей фиксированной (абонентского доступа) радиосвязи на основе геоинформационной базы данных.

3. Рекомендации по использованию разработанных методик и алгоритмов частотно-территориального планирования и результаты их аппробации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений.

Заключение диссертации по теме «Радиотехнические и телевизионные системы и устройства», Михайлов, Павел Анатольевич

Выводы.

По итогам апробации разработанных методик и алгоритмов частотно-территориального планирования можно сделать следующие выводы:

1. Система территориального планирования позволяет автоматизировать процесс расчета зон обслуживания и помех базовых станций сети и обеспечивает достоверность планирования, соответствующую точности используемых моделей канала радиосвязи.

2. Применение ГИС-технологий позволяет получить, с требуемой точностью, данные которые используются в моделях распространения радиоволн.

3. Рекомендации по структуре цифровых карт местности, используемых для частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксирванной радиосвязи, получены экспериментально, проверены в ряде проектов сетей в разнообразных физико-географических районах России и стран СНГ и обеспечивают требуемую точность планирования при минимальном времени подготовки и числе исходных данных.

4. Практика показывает, что система территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи может быть

Заключение

Основные итоги работы заключаются в следующем:

1. На основании выполненных исследований в диссертации разработано научно-обоснованное решение задачи частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи с использованием ГИС-технологий, имеющее важное практическое значение.

2. Выполнен комплексный анализ принципов использования ГИС-технологий и требований к картографической информации и геоинформационным базам данных в задачах частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

3. Создана новая технология формирования локальных геоинформационных систем на основе векторного представления информации и структурирования картографической базы данных в виде таблиц (слоев).

4. Сформулирована в математическом виде задача синтеза сети, как задача многокритериальной (векторной) оптимизации, решение которой может быть найдено посредством декомпозиции общей задачи синтеза на ряд частных и обеспечивает отыскание "нехудшей" сети с наилучшим значением вектора показателей качества.

5. Разработан алгоритм частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной связи и раскрыто содержание основных этапов синтеза с учетом специфики управления в сетях радиосвязи.

6. Разработана методика построения начального приближения сети радиосвязи, которая обеспечивает формирование рациональной архитектуры сети и распределение энергетического и частотного ресурсов сети.

7. Разработаны частные методики прогноза зон покрытия сетей на основе статистической и детерминированной моделей напряженности

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Михайлов, Павел Анатольевич, 1999 год

1. Александров Д. Два диапазона путь к высокой емкости. Мобильные системы.

2. Андрианов В., Соколов А. Средства мобильной связи. BHV-Санкт-Петербург, 1998.

3. Артемьев Ю.М, Баденко B.JI. Как применяются ГИС-технологии для изготовления карт в АО "Карта", ГИС-обозрение, зима-94, г.Москва

4. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Дмитриев В.И. Системы мобильной связи. 1998г.

5. Баутин О.О., Гуреев A.B., Корнилов А.Р., Петров В.М., Соколов А.Г., Компьютерные инструменты для планирования радиосетей. Мобильные системы.

6. Бузов A.JI., Казанский JI.C., Романов В.А., Сподобаев Ю.М. Антенно-фидерные устройства базовых станций подвижной связи: экологическая безопасность. Мобильные системы.

7. Быховский М.А. Частотное планирование сотовых сетей подвижной радиосвязи. Электросвязь,- № 8, 1993.

8. Быховский М.А., Дудукин С.Н., Сивов В.А., Тихвинский В.О. Методика расчета абонентской емкости в сетях сухопутной стационарной радиотелефонной связи на основе технологии CDMA. Мобильные системы.

9. Быховский М.А., Дудукин С.Н., Смирнов В.Н., Тихвинский В.О. Принципы, алгоритм и методика частотно-территориального планирования региональных сетей транкинговой радиотелефонной связи в диапазоне 800 МГц. Мобильные системы.

10. Быховский M.А., Ноздрин В.В. Экономический анализ эффективности использования радиочастотного спектра в сетяхподвижной связи. Мобильные системы.

11. Быховский М.А., Тихвинский В.О. Перспективы развития в России системы персонального радиовызова европейского стандарта ERMES. Мобильные системы.

12. Беспроводный доступ абонентских линий. Том 1. Справочник по подвижной наземной связи (включая беспроводный доступ).-МСЭ: сектор радиосвязи. 1996 123 с.

13. Боровиков A.M. и др. Радиолокационные измерения осадков. Гидрометеоиздат. 1967.

14. Васильев B.C. Многодиапазонные многорежимные радиотелефоны -веление времени. Мобильные системы.

15. Васильев B.C., Райнер М.М. Соперничество технологий на рынке телекоммуникаций. Мобильные системы. 1997. № 4. с. 25-30.

16. Гарбук C.B. Космические системы дистанционного зондирования Земли в 1997г. В сб.Программно-аппаратное обеспечение, фонд цифрового материала, услуги и нормативно-правовая база геоинформатики. Вып. 3 1996-1997). T. 2.-М.: ГИС-Ассоциация, 1998.-200 с.

17. Григорьев В.А. Передача сигналов в зарубежных информационно-технических системах. СПб.: ВАС, 1998. 440 с.

18. Громаков Ю.А. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. М.: Международный центр научной и технической информации, 1996. 239 с.

19. ГОСТ 21667-76. Картография.

20. ГОСТ 28441-90. Картография цифровая.

21. ГОСТ Р 50828-95 Пространственные данные, цифровые и электронные карты.

22. Гусятинский И.А., Немировский A.C., Соколов A.B., Троицкий В.Н. Дальняя тропосферная радиосвязь. Изд-во "Связь", 1969.

23. Дагуров П.Н., Заяханов A.C., Цыбиков А.Е. Влияние дифракционной многолучевости на характеристики антенн. Радиотехника и электроника. 1998, том 43, № 12, с.1447-1485.

24. Дальнее тропосферное распространение УКВ. Под ред. Б.А.Введенского и др. Изд-во "Сов.радио", 1965.

25. Дополнение к методике расчета уровней мешающих сигналов в полосе частот 400 МГц 20 ГГц. ГКРЧ СССР, 1983 г.

26. Дмитриев В.И. Линии и сети радиосвязи через средневысотные ретрансляторы. СПб.: ВАС, 1993. - 328 с.

27. Дмитриев В.И. Статистическое определение радиуса зоны обслуживания базовой станции радиальной сети связи с подвижными объектами. Техника средств связи. Сер. Системы связи, 1991, вып.6, с.45-49.

28. Дмитриев В.И., Зайчик Е.М. Автоматизированное прогнозирование зон обслуживания узловых элементов военных сетей связи.-СПб.:ВАС, 1996 г. С.132.

29. Дмитриев В.И., Зайчик Е.М. Применение географической базы данных при автоматизированных расчетах потерь распространения УКВ на линиях связи прямой видимости. Электросвязь, 1991, N 6, с.38 - 40.

30. Карасев A.A. Географические информационные системы: что, где, куда, сколько., МИР ПК №10, 1993г. стр.57.

31. Клыженко Б.А., Медяник П.М., Перекопова Н.Д., Шаронов В.А., Эпельман М.Г. Автоматизированная система анализа ЭМС радиорелейных линий, работающих в диапазоне 390-470 МГц. Труды НИИР, N4, 1984, стр. 10-13.

32. Кокум Эрик. Мобильные технологии фирмы Radio Design. Мобильные системы.

33. Ламекин В.Ф. Сотовая связь. 1997 173 с.

34. Михайлов П. А. Опыт разработки системы частотно-территориального планирования сети подвижной и фиксированной радиосвязи на основе ГИС Mapinfo. // 5-я научная конференция «Географические информационные системы. Теория и практика»: Тез. докл.-СПб, 1997.

35. Методика расчета уровней мешающих сигналов в полосе частот 400 МГц 20 ГГц. ГКРЧ СССР, 1980 г.

36. Новый информационный атлас России, фирма "ИНТЭК-2", Москва.

37. Общесоюзные нормы на ширину полосы радиочастот и внеполосные излучения радиопередатчиков гражданского назначения. Нормы 1986, ГКРЧ.

38. Общесоюзные нормы на допустимые отклонения частоты радиопередатчиков всех категорий и назначений. Нормы 17-84, ГКРЧ.

39. Общесоюзные нормы на побочные излучения передающих устройств гражданского назначения. Нормы 18-85, ГКРЧ

40. Отчеты МККР, 1990, Приложение к т. I, Отчет 522.

41. Отчеты МККР, 1990, Приложение к т. I, Отчет 525.

42. Отчеты МККР, 1990, Приложение к т. V, отчет 239-7.46