LTE транспорттық желісінің коммутациялық құрылғысы
7
8
9
10
Аңдатпа
Дипломдық проекттің мақсаты 4G LTE технологиясының негізінде
Жезқазған қаласында байланыс құру. Қазақстан мен әлем нарығында ұялық
байланыстың даму жолдарымен тенденциялары қаралған. Осы жұмыстың
жобасын жасау мүмкіндіктері және берілген аймақтың ұялы баланыс
нарығының анализі өткәзәлген. Бұл жұмыста келтірілген жобаның жасалу
жолдары, 4G стандарты және LTE технологияларынын негиздері
қарастырылған. Ұялы байланыс технологияларының салыстыруы және
олардың тиімди жүзеге асырылу жолдары келтірілген. Желіні өңдеу бойынша
есептеулер, еңбекті қорғау және өмір қауыпсіздігін қамтамасыз ететін
әрекеттер бойынша есептеулер жасалған. Экономикалық тиімділікті дәлелдеу
мақсатымен экономикалық есептеулер жасалған.
Аннотация
Целью
дипломногопроекта
является
организация связи на базе
технологии 4GLTE в городе Джезказган. Рассмотрены основные тенденции
развития сотовой связи в Казахстане и мире. Произведен анализ рынка сотовой
связи в регионе и возможности осуществления проекта данной работы.
Рассмотрены основы технологии LTE и стандарта четвертого поколения 4G,
посредствам которых планируется осуществление данного проекта.
Производится сравнение технологий сотовой связи и выбор наилучшего пути
их реализаций. Приведены расчеты по разработке сети, а так же расчеты по
обеспечению мер охраны труда и безопасности жизнедеятельности на сети;
расчет экономических показателей с целью определения экономической
эффективности предлагаемых решений.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1 LTE технологиясына шолу және оның негізгі сипаттамалары ... ... ... ... ... .. ... ..8
1.1 LTE технологиясының дамуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.2 LTE технологиясының негізгі параметрлерін қысқаша
қарастыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ..10
1.3 LTE cтандартының желілік архитектурасы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 11
1.4 LTE желісінің радиоинтерфейсі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 4
1.5 LTE технологиясының радиожиілікті спектрі ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
1.6 UMTSGSM және 3GPP емес стандарттарымен өзара әрекеті ... ... ... 17
1.7 LTE желісінде MIMO технологиясын қолдану ... ... ... ... ... ... . ... ... ..19
1.8 LTE желісімен ұсынылатын қызмет түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
1.9 Тапсырманың қойылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... .21
2 Желіні ұйымдастыру үшін қажетті жабдықты таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ..22
2.1 Транспорттық желінің құрылғысын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..
2.2 Оптикалық кабельді таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... .27
2.3 LTE желісінің басқару құрылғысын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... .29
2.4 eNodeBand LTE базалық станциясының құрылғыларын таңда ... ... ... ..32
2.5 LTEжелісің OPNET бағдарламасында имитациялық м ... ... ... ... ... ... ..34
2.6Электрқуаттандыру құрылғысын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... .
... ... .35
3 Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
3.1 Желiнің өткізу қабілеттілігін және потенциалды абоненттер
санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...38
3.2Бөлімшедегі жалпы өшулікті есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .46
3.3 Электрқуаттандыру жабдығының параметрлерін есептеу ... ... ... ... 47
3.4 Жерге тұйықтау контурін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .51
3.5 LTE желісі үшін радиоқамту аймақтарын есептеу ... ... ... ... ... ... ... .55
3.6 Жиілік-аумақтық бөлу және eNB-нің ситуациялық орналасуы ... ... ... .58
3.7 Жезқазған қаласында LTE байланыс желісі ... ... ... ... ... ... ... . ... .61
4 Тіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ..63
4.1 Жалпы жұмыс жағдайын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .63
4.2 Кондиционерлеу және кондиционерді есептеп таңдау ... ... ... ... ... ... 66
4.3 Нөлдеуесебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..71
5 Жобаның техникалық-экономикалық негіздеуі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ...75
5.1 Жезқазған қаласында LTE желісін құру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..76
5.2 Капитал салымдарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..76
5.3 Жылдық эксплуатациялық шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... 79
5.4 Тарифтік табысты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..83
5.5 Эксплуатация кезіндегі экономикалық тиімділік көрсеткіште-
рінің бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..85
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .88
Қысқартылған сөздер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .92
12...
... ... ... .
... ... ..
... ..
...
... ... ... ... 22
...
у ... .
оделі
...
...
... ...
... .
...
... ...
... ... ... ..89
Кіріспе
Радиоқатынас желі технологияларының даму сатысын қарастырсық, әр
жедел әрекетті байланыс жүйесінің ұрпағы ақырғы қолданушыға көрсететін
қызмет
спектрінің өсуін қамтамасыз ететін жаңа технологиялық
мүмкіндіктермен сипатталады.
Салыстырмалы уақыт ішінде жедел әрекетті үшінші ұрпақ байланыс
жүйесі IMTUMTS алдыңғы ұрпақ желілерінен айқын басымдылығын көрсетті.
IMTUMTS еуропалық стандарт байланыс жүйесі серпінді даму үстінде. Мұның
басты себебі қолданушылардың жоғарғы жылдамдықты қызметтерге, трафик
бірлігін таратуға кететін күрделі шығынын төмендетуге деген қажеттілігі арта
түсуімен байланысты.
Деректердi беру әлемде қазiр кең таралғандарға (2G) GSMEDGE-нiң
ұялы байланысын стандартжинағы 240 Кбит сек-тi жылдамдығының шегiн
құрайды. 3G үшiншi ұрпақтары жылдамдықты 7-14 Мбитсек-ке дейiн құрайды.
4G - жылжымалы байланыстың болашағы бармәліметтердi таратудың
жоғары жылдамдығы және дауыс байланысының үлкен сапасын сипаттайтын
ұрпақ. Төртiншi ұрпақ желiлерiнiң үшiншi ұрпақтан бас айырмашылығы, 4G
технологиясымәлiметтердiң дестелі тапсыруы IP- хаттамаларында толық
негiзделген, ал 3G-дадауыс трафигi және мәліметтер топтамасы берiлуiне
негізделген. Телекоммуникациялардың халықаралық одағы 4G технологиясын
деректердi беру жылдамдығы 1 Гбитс-ке дейiн және екi жылжымалы
құрылымдардың арасындағы мәлiмет алмасу100 Мбитс-ке дейiн жетуге
мүмкiндiк берген сымсыз технология ретінде анықтайды. 4G - да мәлiмет
тарату IPv6(IP болжам 6) хаттамасы бойынша iске асады. Бұл желiлердiң
жұмысын елеулi жеңiлдетедi.
Қазіргі уақытта 3GPP жобасының жұмысшы тобы Е - UTRAN
радиоқатынас желісі мен LTE жүйесінің SAE (System Architecture Evolution)
жоғарғы деңгейлі базалық желі архитектурасын өңдеп қолданысқа шығарды.
Жұмыстың нәтижесі Releases 8,9 деген техникалық спецификациясында
баяндалған. 3GPP жобасының жұмысшы тобы LTE жүйесінің параметрлерін
жақсарту мақсатымен Release 10 (LTE Advanced жүйесі) техникалық
спецификасымен жұмыс істеуде, әлі қолданыста жоқ.
13
1 LTE технологиясына шолу және оның негізгі сипаттамалары
1.1 LTE технологиясының дамуы
Жезқазған қаласы 1954 жылы құрылды. Халқының саны орташа есеппен
2013 жылы 1 қаңтарда 98,5 мың адамды құрады. Жезқазған қаласы байырғы
Сарыарқа жерінде орналасқан, негізгі аумағы кең байтақ, көз жетпес даланы
құрайтын шексіз жазықтық пен алқаптардан тұрады. Сол себептен, Сарыарқа
ерте заманнан бері көптеген халықтар арасында Ұлы дала деген атқа ие болған.
Ол туралы көп айтылып та, жазылып та жүр, оны алтын дала, алтын
планета деп те атайды. Жақын орналасқан анағұрлым үлкен таулардың бірі -
Ұлытау (1195 м), Ұлытаудың таулы беткейінен Қаракеңгір өзені мен оның
тармақтары, сондай - ақ, Сарыкеңгір, Сарысуға құйылатын Жыланды және Жезді
өзендері өз бастауын алады. Жезқазған қаласы Орталық Қазақстанның шөлді -
далалы аумағында, Кеңгір су қоймасының жағалауында орналасқан. Жезқазған
қаласының жалпы аумағы 176097 га.
Климаты шұғыл континентті және құрғақ болып келеді. Шөптесінді
жамылғысында астық - жусанды, жусан және жусанды - тұзды кешендер ашық
қоңыр және қоңыр топырақ бетінде үйлесім тапқан. Аумағы шаңды дауыл,
әсеріне көп ұшырайды. Қысы қатты, ал, жазы ыстық әрі құрғақ. Көктемі мен
жазы қысқа. Жоғары деңгейлі континентальдығы мен құрғақтығы мұхиттар мен
теңіздерден қашық орналасқандығынан. Вегетациялық кезеңінің ұзақтығы мен
күн жылуының мөлшері көптеген ауыл шаруашылығы дақылдарын: жаздық
бидай, жүгері, әр түрлі көкөністер өсіруге мүмкіндік береді.
Жалпы алғанда, қала экономикасы даму деңгейі қаланың әлеуметтік-
экономикалық жағдайының және тұрақты әлеуметтік климаттың негізгі
индикаторы болып табылатын өнеркәсіппен айқындалады. Қаланың нарықтық
мамандандырылуын анықтайтын өнеркәсіптің негізгі салалары металлургиялық
кешен мен электр энергетикасы болып табылады. Металлургиялық кешенге
түсті металлургия кіреді, ол қазу және шикізатты байытудан бастап түсті
металл және оның қорытпалары түріндегі дайын өнім алуға дейінгі
технологиялық үрдістік барлық кезеңдерін қамтиды. Темір және мыс
рудаларын өңдеу саласында, жердегі сирек металдарды өндіруде қала
республикадағы алдыңғы орынды алады. Қаланың бұл саладағы кәсіпорындары
Қазақмыс Корпорациясы ЖШС Жезқазғантүстімет ӨБ және
Жезқазғансирекмет РМК болып табылады.
Жезқазған қаласы телекомуникация саласында сервистік қызметтердің
жеткілікті деңгейімен дамыған телекоммуникация жүйесі бар қалалардың
қатарына жатады. Аймақтағы станционарлы телефон және пошталық байланыс
қызметтері Қазақтелеком АҚ, Қазмыстелеком ЖШС, Қазақмыс
Корпорациясы ЖШС және Қазпошта АҚ - мен жүзеге асырылады. Ұялы
байланыс қызметтерін 4 жалпы ұлттық операторлар ұсынады (GSM
14
стандартында - 3, CDMA стандартында - 1). 1.1 - суретте Жезқазған қаласының
телекоммуникациялық желісінің логикалық сұлбасы көрсетілген.
1.1-сурет. Жезқазған қаласының телекоммуникациялық желісінің логикалық
сұлбасы
Қала және оған жататын ауылдық елді мекендер жалпы пошталық,
станционарлы телефондық және ұялы байланыспен қамтамасыз етілген.
Жезқазған қаласы телекоммуникациялық жүйесі дамыған және қызмет көрсету
сапасы жағынан жоғарғы денгейде. Соңғы бірнеше жылдың ішінде ескі АТС
станцияларын жаңа электронды станцияларға ауыстыру қарқынды жүріп
жатыр.
Стандарт ретінде LTE технологиясын құрастыру ресми түрде 2004
жылдың соңында басталды. Зерттеушілердің алдында жоғары жылдамдықты
мәліметтер таратуды қамтамасыз ететін физикалық деңгейдегі технологияны
таңдау мәселесі тұрды. Екі нұсқа ұсынылды: HSPA желісінде қолданылып
жүрген W-CDMA және радиоинтерфейстің жаңа технологиясы OFDM.
Өткізілген зерттеулерден соң арналарды ортогональді жиілікпен бөлуді
мультиплексирлеу OFDM (Orthogonal frequency-division
multiplexing)
технологиясын қолдану шешілді.
2006 жылдың мамыр айында 3GPP жобасы аясында E-UTRA (Evolved
UMTS Terrestrial Radio Access) радиоинтерфейсіне бірінші спецификация
құрылды. Бұл спецификация 3GPP Release_7 негізіне енді. 2008 жылдың
желтоқсан айында LTE жүйелерінің архитектуралық және функционалдық
талаптарын бекіткен 3GPP Release_8 стандарт нұсқасы бекітілді. 2009 жылдың
15
ортасында LTE негізінде бірінші тәжірибелік жүйелер пайда болды. 2009
жылдың аяғында шведтің Telia Sonera телекоммуникациялық компаниясы
Ericsson компаниясымен бірлесіп, Стокгольм және Осло қалаларында әлемдегі
бірінші коммерциялық желінің іске қосылғанын жариялады. Бүгінгі күні LTE
стандартының желілері дүние жүзінің 80-нен астам елінде таратылған және де
олардың саны тез өсуде. Аумақ байланысын ұйымдастыру сұлбасы 1.2-суретте
көрсетілген.
1.2-сурет. Аумақ байланысын ұйымдастыру сұлбасы
2012 жылдың 25 желтоқсанында Алтел АҚ компаниясы Қазақстандағы
бірінші LTE желісін Алматы мен Астана қалаларында іске қосты. Алтел АҚ -
Қазақстандағы ұялы байланыстың бірінші операторы, телекоммуникациялық
қызмет нарығында 1994 жылдан бастап жұмыс істейді. 2006 жылдан бастап
Алтел АҚ Қазақтелеком АҚ компаниясының тобына кірген. Алтел
компаниясы Қазақстан нарығында жаңа технологияларды енгізуде пионер
болып табылады. 2010 жылы Алтел республикада бірінші болып 3G
ғаламторын енгізді. Бұл технология Қазақстанда 2012 жылдың желтоқсан
айында Алматы және Астана қалаларында Алтел 4G маркасымен іске
қосылды. Басқа қалалар туралы, 2013 жылы Қарағанды, Ақтау, Атырау, Ақтөбе
қалаларында, 2014 жылдың аяғына дейін барлық облыс орталықтарында осы
қызметті қосу жоспарланып отыр [2].
1.2 LTE технологиясының негізгі параметрлерін қысқаша қарастыру
LTE cтандартының эфирлік интерфейсінің икемділігі жоғары. Желінің
түрі E-UTRAN - Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
16
(радиоқатынаудың дамыған универсалды жер беті желісі) деп аталады. Төменде
LTE технологиясының негізгі параметрлері көрсетілген:
а) Көпқатынасты технологиясы:
1) тікелей арна (Downlink - DL) - OFDMA;
2) керіарна (Uplink - UL) - SC-FDMA.
ә) Жиіліктің жұмыс диапазоны: 450 МГц; 700 МГц; 800 МГц; 1800 МГц;
2,1 ГГц; 2,4 - 2,5 ГГц; 2,6 - 2,7 ГГц;
б) Биттік жылдамдығы:
1) тікелей арна (DL) MIMO 2TX x 2RX: 100 - 300 Мбитс;
2) кері арна (UL): 50-172,8 Мбитс.
в) Радиоарна жолағының ені 1,4 - 20 МГц;
г) Ұяшықтың радиусы: 5 - 30 шақырым;
ғ) Ұяшықтың сыйымдылығы (қызмет көрсетілген абоненттердің саны):
1) 5 МГц жолақта 200-ден артық тұтынушылар;
2) 5 МГц жолақта 400-ден артық тұтынушылар.
д) Мобильділік: қозғалу жылдамдығы 250 кмсағ;
е) MIMO параметрлері:
1) тікелей арна (DL) MIMO 2TX x 2RX, 4TX x 4RX;
2) кері арна (UL): 2TX x 2RX.
ж) Кешігудің мәні (Latency): 5мс;
з) Спектрлік тиімділігі: 5 битсекГц;
и) Модуляцияның қолданылатын түрлері:
1) тікелей арна (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM;
2) кері арна (UL): QPSK, 16 QAM.
к) Арналардың дуплексті бөлінуі: FDD, TDD [5].
1.3 LTE cтандартының желілік архитектурасы
LTE желісінің архитектурасы тігіссіз мобильділігі бар дестелік
трафикті, сапалы қызметтің жоғары көрсеткішін қамтамасыз ететіндей және
дестелерді минималды кідіріспен жеткізетіндей етіп жасалынған. LTE
cтандартын құрастырушылардың негізгі мақсаты - желі құрылысын барынша
жеңілдету және 3G UMTS жүйесіне тән желілік хаттамаларының міндетін
қайталауды болдырмау.
LTE cтандартының архитектурасында барлық желілердің бір-бірімен
өзара әрекеттесуі екі тораптың арасында болады: базалық станция (eNB) және
ішінде GW (Gateway) желілік шлюзі бар мобильді басқару блогі (ММЕ).
LTE желісі физикалық деңгейде екі компоненттен тұрады: E-UTRAN
радиожелісі және SAE (System Architecture Evolution) базалық желісі. LTE-нің
таратушы транспорттық желісінің жалпыланған архитектурасы 1.3-суретте
көрсетілген [6].
17
1.3-сурет. LTE-нің таратушы транспорттық желісінің жалпыланған
архитектурасы
LTE
желісінің
негізгі
құрылымының
архитектурасы
1.4-суретте
көрсетілген.
1.4-сурет. LTE желісінің архитектурасы
E-UTRAN желісі eNB базалық станцияларынан тұрады. Базалық
станциялар толық байланысты желінің элементтері болып табылады және өзара
бірімен-бірі
принципі бойынша байланысқан. Әр eNB-да дестелер
коммутациясы принципі бойынша құралған SAE базалық желісімен S1
18
интерфейсі бар. LTE желісіндегі eNB-ға келесі функциялар жүктелген:
радиоресурстарды басқару, тұтынушының мәліметтер ағынын шифрлеу,
тұтынушы жазықтығында мәліметтер дестелерін қызмет көрсететін шлюз
бағытында маршруттау, шақыру мен хабарлау ақпаратын диспетчеризация
және тарату, мобильділікті басқару үшін есептерді өлшеу және құрастыру [7].
SAE базалық желісі құрамында, басқаша EPC (Evolved Packet Core), ММЕ
және UРЕ логикалық элементтерінен тұратын ММЕUРЕ тораптары бар. ММЕ
логикалық элементі (Mobility Management Entity) абонент терминалының
шапшаңдығын басқару міндеттерін шешеді және базалық станциялармен C-
plane басқару жазықтығының хаттамаларының көмегімен әрекеттеседі. Бұдан
басқа ММЕ шақыру хабарламаларын (paging) eNB-ға бөледі, басқару
жазықтығының
хаттамаларын басқарады, абоненттік терминалдарға
идентификаторларды тағайындайды, желінің қауіпсіздігін қамтамасыз етеді,
абонент хабарламасының шындығын тексереді және роумингті басқарады.
1.5-суретте SAE базалық станциясының архитектурасы көрсетілген.
1.5-сурет. SAE базалық станциясының архитектурасы
UPE (User Plane Entity) логикалық элементі тұтынушы мәліметтерін U-
plane пайдаланушы жазықтығының хаттамаларына сәйкес тарату үшін жауап
береді. UPE элементі келесі міндеттерді атқарады: ІР-хаттамаларының
тақырыптарын қысқарту, мәліметтер ағынын шифрлеу, мәліметтер дестелерін
терминациялау.
SAE базалық желісінің архитектурасы мәліметтердің дестелік
коммутациясының технологиясы негізіндегі ІР-қызметінің барлық жиынтығын
және дауыстық қызметтерді ұсынатын LTE жүйесінің дестелік PS-домені болып
табылады. SAE базалық желісінің негізіне барлығы ІР арқылы
19
тұжырымдамасы енгізілген. Екінші және үшінші буын (UTRANGERAN)
радиоқатынау желілері, сондай-ақ 3GPP емес (WiMAX, Wi-Fi) желілері,
сымдық ІР (ADSL+FTTH) технологияларын пайдаланатын желілер арқылы да
қатынасты болады [7].
1.4 LTE желісінің радиоинтерфейсі
LTE желісінің E-UTRAN радиоинтерфейсі арналарды дуплексті бөлудің
екі әдісін: жиіліктік FDD және уақыттық TDD әдістерін қолданады. LTE
желілерінің қызмет етуі ені әр түрлі жиілік диапазонында жүзеге асады.
Төменгі және жоғарғы бағыттардағы сигналдар белсенді ресурстық блок
санына қарай 1,4-тен 20 МГц жолақты алуы мүмкін. Төменгі және жоғарғы
бағыттарда ақпарат тарату ұзақтығы 10 мс-ке тең кадрларда ұйымдастырылған.
Кадрлар кішірек уақыттық құрылымдарға - слоттарға бөлінеді.
FDD жиіліктік бөлу режимінде кадр 0-ден 19-ға дейін нөмірленген 20
слотқа бөлінеді, оның әрқайсысының ұзақтығы 0,5 мс болады. FDD режимінде
уақыттық ресурс кадрлар шегіне байланысты қарама-қарсы бағыттарда тарату
үшін екіге бөлінеді. FDD режимінде физикалық арналар қарама-қарсы
бағыттарда міндетті түрде дуплексті шашады. TDD арналарды уақыттық бөлу
режимі асинхронды болады. TDD режимінде мәліметтер тарату екі бағытта да
бір жиілік диапазонында болады.
E-UTRAN желісінің төмен линиясында радиоинтерфейстің ерекшелігі
OFDMA көпқатынасты технологиясын қолдану болып табылады. OFDMA
технологиясын қолданудың негізгі мақсаттарының бірі - сигналдардың
көпсәулелі таратылуынан пайда болған кедергілермен күресу. Себебі OFDM-
сигнал тез модуляцияланатын
кең жолақты бір сигнал емес, баяу
модуляцияланатын тар жолақты көп сигналдар ретінде қаралады. OFDM
технологиясы көп ішкі тасымалдаушы жиіліктен тұратын көпжиілікті сигналды
қалыптастыруға негізделген. OFDM-сигналын қалыптастыру кезінде ұзақтығы
TnN ақпараттық символдардың ағыны N символдардан тұратын блоктарға
бөлінеді. Tn - бір символдың ұзақтығы. Ақпараттық символдардың блогы
параллель символдардың блогына айналады. Онда әр ақпараттық символ
көпжиілікті сигналдың бір жиілігіне сәйкес келеді [4].
E-UTRAN желісінің төмен линиясында модуляцияның QPSK, 16 QAM,
64 QAM түрлері қолданылады. ОFDMQAM сигналын қалыптастыруда Фурье
дискреттік кері тез айналуын (ФКТА) пайдаланады. LTE E-UTRAN желісінің
базалық станциясының таратқышында ОFDM сигналының қалыптасуы 1.6-
суретте көрсетілген.
Символдар арасындағы интерференциямен күрес үшін ЦП (СР) циклдік
префикстер қолданылады. 4,7 мкс қысқа және 16,7 мкс ұзақ префикстер
пайдаланады.
E-UTRAN желісінің төмен линия үшін үш физикалық және төрт
20
транспорттық арналары пайдаланылады:
- PDCCH (Physical Downlink Control Channel) - төмен линиясын
басқарудың физикалық арнасы;
1.6-сурет. ОFDM сигналын қалыптастырудың құрылымдық сызбасы
- PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) - жоғары жылдамдықты
мультимедиа және мәліметтерді тарату үшін арналған төмен линиясының
жалпы транспорттық физикалық арнасы;
- ССPCH (Common Control Physical Channels) - басқарудың жалпы
физикалық арнасы, қызметтік ақпаратты таратады;
- BCH (Broadcast Channel) - транспорттық хабар таратушы арна;
- РCH (Paging Channel) - шақырудың транспорттық арнасы;
- DL-SCH (DownlinkSharedChannel) - төмен линиясының жалпы
транспорттық арнасы;
- МСН (Multicast Channel) - топта хабар тарататын транспорттық арна.
LTE E-UTRAN желісі радиоинтерфейсінің жоғары линиясында SC-
FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) бір тасымалдаушыда
таратуды жиіліктік бөлуі бар мультиплексирлеумен көпқатынас [1] бар.
E-UTRAN желісінің жоғарылиниясында тұтынушылардың бір-біріне
өзара әсерін болдырмау үшін циклдық префикс енгізіледі, сондай-ақ қабылдау
құралдарында тиімді эквалайзерлер қолданылады. Абоненттер арасында жиілік
ресурсінің бөлінуі ресурс блоктарымен жүзеге асырылады.
Олардың
әрқайсысына 180 кГц жиілік жолағы сәйкес келеді. OFDM негізінде арнаның
физикалық ресурстарының сызбасы 1.7-суретте көрсетілген.
Бұл шашылған кезде 15 кГц көрші ішкі тасымалдаушы жиіліктер
арасында 12 ішкі тасымалдаушыға сәйкес келеді. Рауалы ресурстық
блоктардың максимал саны 20 МГц дейін жететін жиілік диапазонының жүйеге
21
бөлінуіне байланысты болады.
1.7-сурет. OFDM негізінде арнаның физикалық ресурстары
LTE E-UTRAN желісінің жоғары линиясында үш физикалық және екі
транспорт арналар пайдаланылады:
- PRACH (Physical Random Access Channel) - еркін қатынастың
физикалық арнасы;
- PUCCH (Physical Uplink Control Channel) - жоғары линиясын
басқарудың физикалық арнасы;
- PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) - жоғары линиясының
физикалық бөлгіш транспорт арнасы;
- RACH (Random Access Channel) - кездейсоқ қатынастың транспорттық
арнасы;
- UL-SCH (Uplink Shared Channel) - жоғары линиясының біріктірілген
арнасы [3].
1.5 LTE технологиясының радиожиілікті спектрі
LTE үшін техникалық спецификацияда 3GPP және ETSI серіктестік
жобасының жұмысшы тобымен радиожиіліктің FDD жиіліктік дуплекстң
режимі үшін 17 жолағы және TDD уақыттық дуплексті режимі үшін 8 жолағы
анықталған. Олар 1.1-кестеде көрсетілген. Сондай-ақ, 1.1-кестеде LTE желісінің
дамуына арналған диапазондар Қазақстанда мобильді байланыс желісінің және
түрлі технологиялардың сымсыз қатынасының жұмысы үшін игерілген немесе
игеріліп жатқаны көрсетілген [5].
22
1.1-к е с т е. E-UTRAN радиоқатынау желісі үшін жиілік диапазоны
Сондықтан Қазақстанда LTE желісінің құрылуы барысында жиілік
диапазонды пайдалануға рұқсат алу және таңдау жасауда қиыншылықтар
кездесуде. Осылайша, келешекте LTE желісінің Қазақстанда енгізілуі ұлттық
жоспарлау негізінде радиожиілік спектрді пайдалануды реформалау қажеттігіне
байланысты.
1.6 UMTSGSM және 3GPP емес стандарттарымен өзара әрекеті
Абоненттік терминалдың бір желіде қызмет көрсету аумағынан басқа
қызмет аумағына ауысу барысында мобильдігін ұстау - маңызды міндет. Бұл
міндет LTE желісінің 3GPP (UMTSGSMHSPA+) стандартының мобильді
23 Жұмыс
диапазонының
нөмірлері
Жиілік диапазоны, МГц
Дуплекс түрі
Жұмыс
диапазонының
нөмірлері
Жоғары линиясы
(UL)
Төмен линиясы
(DL)
Дуплекс түрі
1
1920 - 1980
2110 - 2170
FDD
2
1850 - 1910
1930 - 1990
FDD
3
1710 - 1785
1805 - 1880
FDD
4
1710 - 1755
2110 - 2155
FDD
5
824 - 849
869 - 894
FDD
6
830 - 840
875 - 885
FDD
7
2500 - 2570
2620 - 2690
FDD
8
880 - 915
925 - 960
FDD
9
1749,9 - 1784,9
1844,9 - 1879,9
FDD
10
1710 - 1770
2110 - 2170
FDD
11
1427,9 - 1452,9
1475 - 1500,9
FDD
12
698 - 716
728 - 746
FDD
13
777 - 787
746 - 756
FDD
14
788 - 798
758 - 768
FDD
17
704 - 716
734 - 746
FDD
18
815 - 830
860 - 875
FDD
19
830 - 845
875 - 890
FDD
33
1900 - 1920
TDD
34
2010 - 2025
TDD
35
1850 - 1910
TDD
36
1930 - 1990
TDD
37
1910 - 1930
TDD
38
2570 - 2620
TDD
39
1880 - 1920
TDD
40
2300 - 2400
TDD
байланысымен өзара әрекеті барысында пайда болады. LTE желісінің 3GPP
желісімен әрекеті - дискреттік мобильдікті (роуминг) қамтамасыз ету және
үздіксіз мобильді байланысты (хэндовер) қамтамасыз ету.
LTE желісінің 3GPP желісімен әрекетінің негізгі интерфейсі S3, S4 және
S12 интерфейс болып табылады. Берілген интерфейстер ММЕ мобильдігін
басқарудың логикалық элементі мен LTE желісінің 3G желісіндегі SGSN
қызмет торабымен GTP (GPRS Tunnelling Protokol) туннельдік хаттама
көмегімен S-GW шлюзінің әрекетін қамтамасыз етеді. GTР хаттамасы (GTР-С
хаттамасы) басқару жазықтығындағы мәліметтерді тарату үшін және тұтынушы
жазықтығындағы (GTР-U хаттамасы) мәліметтерді тарату үшін арналған.
Роуминг жағдайында қонақтағы желінің S-GW шлюзі үйдегі желінің Р-GW
шлюзімен (дестелер желісімен әрекеттесу шлюзі) әрекеттеседі.
LTE желісінің басқа 3GPP желісімен телефонияның дәстүрлі қызметін
ұсыну үшін әрекеттесуі арналар коммутациясының дәстүрлі технологиясының
(TDM) көмегімен, сондай-ақ IMS сервистік ішкі жүйе базасындағы дестелер
коммутациясы технологиясының көмегімен болады.
LTE желісінің басқа 3GPP желісімен хэндовері дауыспен шақыру
барысында ММЕ логикалық элементінің MSC серверімен Sv интерфейсі
бойынша LTE желісінен арналардың дәстүрлі домен коммутациясына (CS-
домен) шақыру жағдайында болады және ММЕ логикалық элементінің SGSN
торабымен Sv интерфейсі бойынша LTE желісінен арналардың дестелер домен
коммутациясына (РS-домен) дауыспен шақыру жағдайында болады.
LTE желісінің 3GPP емес желілермен әрекеттесуі кепілденген қауіпсіздігі
бар, яғни, сенімді желілермен және де сенімсіз - қауіпсіздігі кепілденбеген
желілермен әрекеттесу түрлеріне бөлінеді. Сенімді желілер ретінде басқа
стандарт желілерінің (cdma2000, WiMAX), сенімсіз желілер ретінде
Ғаламтордың ашық ІР-желінің қосылуы жатады. LTE желісінің 3GPP емес
сенімді желілермен әрекеттесуі P-GW шлюзінің көмегімен, сенімсіз
желілердің әрекеттесуі ePDG шлюзінің көмегімен жүзеге асады.
ЕРС базалық желісін құру барлығы ІР арқылы концепциясын ескере
отырып, абоненттік терминалдың LTE желісінің 3GPP емес желілермен
әрекеттесуі барысындағы мобильдігі ІР желілердегі мобильдікті басқару
хаттамаларына негізделген:
- хосттар негізінде мобильдікті басқару хаттамалары - HBM (Host Based
Mobility) - MIPv4, DSMIPv6;
- желі негізінде мобильдікті басқару хаттамалары - NBM (Network Based
Mobility) - PMIPv6.
ІР-адрес бойынша абоненттік терминалды сәйкестендіру және
маршруттау ІР желілердегідей жүзеге асырылады.
Деректердi беру әлемде қазiр кең таралғандарға (2G) GSMEDGE-нiң
ұялы байланысын стандартжинағы 240 Кбит сек-тi жылдамдығының шегiн
құрайды. 3G үшiншi ұрпақтары жылдамдықты 7-14 Мбитсек-ке дейiн құрайды.
3G және 4G стандарттарының айырмашылықтары 1.2-кестеде көрсетілген.
24
1.2-к е с т е . 3G және 4G стандарттарының айырмашылықтары
1.7 LTE желісінде MIMO технологиясын қолдану
LTE желісіндегі MIMO технологиясы жоғары жылдамдықты ақпарат
таратуды қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады.
MIMO (Multiple Input Multiple Output - көптік кіру - көптік шығу) - бір
уақытта үлкен мөлшердегі мәліметтерді беруге арналған бірнеше таратқыштар
мен қабылдағыштарды пайдалануға негізделген сымсыз технология. MIMO
технологиясы көпсәулелі тарату деп аталатын радиотолқындардың тарату
эффектін пайдаланады, ол кезде берілетін белгілер әртүрлі нысандардан
шағылысады және кедергілер және қабылдағыш антенна белгілерді түрлі
қырлардан және түрлі уақытта қабылдайды. MIMO технологиясын қолданғанда
арналардың кедергіге беріктігін ұлғайтуға және қатемен қабылданған биттердің
салыстырмалы санын азайтуға мүмкіндік береді. MIMO жүйесінің жұмысы екі
қағида бойынша: кеңістіктік тығыздалу және кеңістік-уақыттық кодтау
бойынша ұйымдастырылуы мүмкін.
Бірінші жағдайда түрлі таратушы антенналар әртүрлі мәліметтік
символдар блогын немесе түрлі мәліметтік блоктар таратады. Мәлімет тарату
біруақытта параллелді екі немесе төрт антеннадан беріледі. Қабылдағыш
жағында қабылдау және белгілерді антенналарға бөлу жүргізіледі. Екінші
жағдайда барлық таратушы антенналардан алдын ала кодтау сызбасы бойынша
бірдей мәліметтерді тарату жүзеге асырылады [3].
MIMO технологиясының антенналық конфигурациялары симметриялы
(2x2, 4x4) және симметриясыз (1x2, 2x4) мәндерді қабылдайды. 1.8-суретте
кеңістіктік-уақыттық кодтау қағидасы бойынша жүзеге асырылған, екі
таратқыш
және
екі
қабылдағыш
антенналары
бар
MIMO-жүйесінің
25 Параметрлері
3G
4G
Өткізу қабілеттілігі
= 2 Мбитс
= 1000 Мбитс
Мобильдікті басқару
Желіге белгілі бір
хаттамамен
қатынау(MM, GMM)
IP хаттама негізінде (SIP)
Спектралды тиімділігі
=1 битсГцұяшық
=15 битсГцұяшық
Дуплекс түріқолдану
спектрі
FDD жолақтың
статикалық үлестірілуі
(5 MГц)
FDD немесе TDD,
жолақтың динамикалық
үлестірілуі (1,25- 40 МГц)
Көптік қатынау
WCDMA
OFDMA
Жылдамдығы
Стационар объекттер
үшін: 2 Мбитс
Жылжымалы объекттер
үшін: 384кбитс
Стационар объекттер үшін:
1 Гбитс
Жылжымалы объекттер
үшін: 100 Мбитс
құрылымдық сұлбасы көрсетілген.
1.8-сурет. 2x2 MIMO-жүйесінің құрылымдық сұлбасы
1.8 LTE желісімен ұсынылатын қызмет түрлері
LTE желісі ұсынатын қызмет түрлері, 2G3G желісімен салыстырғанда
кең ауқымды қызмет түрін көрсетеді. Бірінші кезекте бұл желінің жоғары өткізу
қабілеттілігіне және мәлімет таратудың жоғары жылдамдығына, сондай-ақ
барлығы ІР арқылы концепциясына көшуге байланысты. LTE желісі
ұсынатын қызметтердің негізгісі мыналар:
- дестелік дауыс тарату;
- Ғаламтор-файлдарды тарату;
- электронды поштаны жеткізу;
- мультимедиялық хабарламаларды тарату;
- құрамына ағымдық қызметтер, файлдарды жүктейтін қызметтер,
телевизиялық қызметтер кіретін мультимедиялық тарату;
- ағымдық бейне;
- VoIP және жоғарысапалы бейнеконференциялар;
- әртүрлі типтегі фиксирленген және мобильді терминалдар арқылы
онлайн ойындар;
- реквизиттерді және идентификациялық мәліметтерді жоғары
жылдамдықпен тарататын мобильді төлемдер [5].
26
1.9 Тапсырманың қойылымы
Бұл дипломдық жобаның
мақсаты:
Жезқазған қаласында
LTE
технологиясы негізінде кең жолақты қатынас желісін ұйымдастыру.
Дипломдық жобада келесі сұрақтарды қарастырамын:
- қолданыстағы телефондық желінің сызбасын (А қосымшасы) көрсету,
3G және 4G стандарттарының бір-бірінен айырмашылықтарына қысқаша
талдау жүргізу;
- транспорттық желінің, LTE желісінің басқару, eNodeBand LTE базалық
станциясының, электр қуаттандыру жабдықтарын таңдау;
- желiнің өткізу қабілеттілігін,
потенциалды абоненттер санын,
бөлімшедегі жалпы өшулікті, электрқуаттандыру жабдығының параметрлерін,
жерге тұйықтау контурін, LTE желісі үшін радиоқамту аймақтарын есептеу,
жиілік-аумақтық бөлуді жүргізу және eNB-нің ситуациялық орналасу сұлбасын
көрсету;
- жұмыс бөлмесінде ауаны кондиционерлеу мәселесін қарастыру;
- жобаның техникалық-экономикалық негіздеуін жасау;
- дипломдық жоба бойынша қорытынды жасау.
27
2 Желіні ұйымдастыру үшін қажетті жабдықты таңдау
2.1 Транспорттық желінің құрылғысын таңдау
LTE технологиясының алдыңғы 2G және 3G мобильді байланыс
технологияларынан негізгі айырмашылығы:
- IP- хаттамасы бойынша мәліметтер тарату және дауыстық байланысты
ұйымдастыру;
- мәліметтер таратудың жоғары жылдамдығы;
- қарапайымдалған желі архитектурасы.
Транспорттық желінің құрылғысын біріншіден LTE технологиясының
ерекшеліктерін ескере отырып таңдаған дұрыс, сонымен қатар, берілген
құрылғы сенімділік талаптарына жауап беретін; тиімділігімен, иілгіштігімен,
ықшамдылығымен ерекшеленетін, функциялардың кең жинағына ие болатын
және баға - сапа ұғымын қанағаттандыратын болуы керек. Транспорттық желі
құрылғысын таңдаудың басты шарты болып LTE желінің есептелген өткізу
жолағына сәйкес тұтынушылардың сенімді мәліметтерін тарату табылады.
Жобаланатын LTE желісінің транспорттық желісі Ethernet технологиясы
бойынша опто-талшықты тарату линиясы арқылы жүзеге асады. Ethernet (IEEE
802.3 стандарты) технологиясында келесі жылдамдықтар анықталған: 10
Мбитс жылдамдықты Ethernet, 100 Мбитс жылдамдықты FastEthernet, 1 Гбитс
жылдамдықты Gigabit Ethernet және 10 Гбитс жылдамдықты 10 Gigabit
Ethernet. 1 және 10 Гбитс жылдамдықтар транспорттық желі қолдануға болады.
Ethernet жүйесінің маңызды артықшылығы болып IP хаттамасының стегіне
максималды жақындауы және кең үлкейту мүмкіндігі табылады [8].
Мобильді желінің жобалану әлемінде радиоқатынау және транспорттық
желілері үшін құрылғылар таңдаудың әртүрлі шешімдері бар. Мобильді
байланыс желілеріне құрылғы өндіруші компаниялар операторларға әр түрлі
көрсеткіштері бойынша таңдалған аппаратура стегінен тұратын дайын
шешімдер пакеттерін ұсынады. Мобильді оператордың транспорттық желісін
жүзеге асыру үшін дайын шешімдер пакеттеріне жұмыс станциясы,
коммутаторлар, маршрутизаторлар, мультисервистік станциялар, сонымен
қатар желіні басқару үшін мамандандырылған құрылғы кіруі мүмкін.
Бүгінгі таңда LTE транспорттық желісін жүзеге асыру үшін
коммутациялық құрылғыны өндіруші әртүрлі компаниялардың барлық
шешімдерінің арасында екі компания шешімдері ерекшеленді: Cisco Systems
және Alcatel - Lucent. Осы компаниялардың шешімдеріне қысқа талдау
жүргізіп, нәтижелерін 2.1-кестеге енгіземіз.
LTE транспорттық желісін жүзеге асыру үшін Cisco Systems
компаниясының шешiмi көп параметрлері бойынша жақсырақ екені 2.1-
кестеден көрінеді. Берілген өндіруші құрылғыларының бағасы жоғары
болғанмен, жоғары сапалы орындауы және техникалық қолдауының жоғары
28
деңгейі тап осы өнiмнiң пайдасына таңдау жасауға мүмкіндік бередi [9].
2.1 - к е с т е. LTE транспорттық желісін жүзеге асыру үшін Cisco
Systems және Alcatel - Lucent компанияларының шешімдерін талдау
нәтижелері
Бүгiнгi таңда Cisco Systems компаниясы әлемде коммутациялық
құрылғыны өндiрiстiң сөзсiз көшбасшысы болып табылады. Осы компанияның
өнiмiн өз желiлерiнде мобильді байланыстың 250-ден астам операторлары
әлемнің 75-тен астам елінде қолданады. Cisco Systems компаниясының
шығарылатын өнiмі сенiмдiлiк, өнiмдiлiк, көп қызметтiлiк, үлкейту мүмкінділік
және қауіпсізік сияқты сапаларға ие. Осы дипломдық жобада LTE
транспорттық желісінінің құрылғысын таңдауда Cisco Systems
компаниясының құрылғысына таңдау береміз.
LTE технологиясы бойынша мәліметтерді таратуға арналған
29 LTE транспорттық желісінің
коммутациялық құрылғысы
Өндіруші компаниялар
LTE транспорттық желісінің
коммутациялық құрылғысы
Cisco Systems
Alcatel - Lucent
1 E-UTRAN радио қатынау
желісінің коммутациялық
құрылғысы
МЕ 3600 СХ24С
коммутаторы: үш eNB-ге
дейін қосылу мүмкіндігі бар
әмбебап; 24 1 GEthernet
порты; бағасы жоғары;
тарату хаттамасы - OSPF,
RIPv2, EIGRP, BGP; істен
шығу алдындағы жұмыс
істеу уақыты 7 жыл; басқару
хаттамасы - SNMP; IP
маршрутизациясы
7750 SRсервистік
маршрутизаторы:
мегаполисте кең масштабты
желіге сәйкес келеді; IP
маршрутизациясы; 10
портты 10 GEthernet; бағасы
жоғары; оптикалық
талшықты қосу үшін
қосымша SPF модульдері
қолданылады; тарату
хаттамалары - OSPF, BGP
2 Интеллектуалды агрегация
желісінің коммутациялық
құрылғысы
7603 OSR оптикалық
сервисті маршрутизатор:
өнімділігі 240 Гбитс; 48
портты GBASE-LX; 4
портты 10GBASE-ER;
бағасы жоғары; үлкейту
мүмкіндігі бар; тарату
хаттамасы - OSPF, RIPv2,
EIGRP, BGP; істен шығу
алдындағы жұмыс істеу
уақыты 7 жыл; басқару
хаттамасы - SNMP; IP
маршрутизациясы
7705 SARсервистік
агрегация маршрутизаторы:
6 портты 10100 Ethernet
BASE-T;
2 портты GEBASE-TXSPF
модулдерімен; бағасы төмен,
өнімділігі төмен; IP
маршрутизациясы; тарату
хаттамалары - OSPF, BGP
3 Қызметтерді басқару,
EPCLTE жүзеге асыруға
арналған құрылғылар
ASR 5000мультисервистік
оптикалық платформа:
өнімділігі 320 Гбитс;
интерфейстері - GE, 10GE;
бағасы жоғары; тарату
хаттамасы - OSPF, RIPv2,
EIGRP,BGP
5620 SAMжеліні басқару
жүйесі: өзіне бірнеше
коммутаторды және
маршрутизаторды қосады;
Ethernet, ATM қолдайды; IP
маршрутизациясы; тарату
хаттамалары - OSPF, BGP
транспорттық желісінің құрылғысы келесі түрге бөлінеді:
- радиоқатынау желiсiнің транспорттық жабдығы;
- интеллектуалды агрегацияның транспорттық жабдығы.
Cisco
Systems компаниясында мобильді операторлар үшiн
транспорттық желiнi құрудың дайын шешiмдерi бар. Соның бiреуін
пайдаланамыз.
Радиоқатынау желiсiнің транспорттық жабдығы ретінде Cisco ME 3600
X 24CX коммутаторын таңдаймыз. Осы модель Cisco Systems
компаниясының мобильді байланыстың басқа операторларымен зор тәжiрибелі
жұмысын есепке ала отырып таңдалған. Осы модель аппаратты жылдамдатуға,
тұйықталмайтын өнімділікке, аз кідіріске және джиттерге ие.
Cisco ME 3600 X 24CX коммутаторының чипсеті Carrier Ethernet желісі
үшін арнайы жасалынған. Осы коммутатордың сыртқы бейнесі 2.1-суретте
көрсетілген.[9]
2.1-сурет. Cisco ME 3600 X 24CX коммутаторының сыртқы бейнесі
CiscoME 3600 X 24CX коммутаторының қысқаша техникалық
сипаттамалары:
- оптоталшықты порттар саны: 6;
- IP-маршрутизацияны ұйымдастыру;
- жылдамдығы: 101001000 Мбитс;
- өлшемдері (ұxеxб): 516x444x43;
- салмағы: 6,57 кг;
- басқару хаттамасы: SNMP;
- мәліметтер тарату хаттамалары: OSPF, IS-IS, EIGRP, RIPv2;
- оперативті жады: 1024 Мб;
- оперативті жады түрі: DRAM;
- тұтыну қуаты: 228 Вт;
- кіріс сигнал жиілігі: 5060 Гц;
- кіріс кернеуі: айнымалы 100-240 В, тұрақты 48 В;
- өткізу қабілеттілігі: 65 Mбитс;
- мәліметтер таратудың максималды жылдамдығы: 44 Гбитс;
- Ethernet опто-талшықты технологиялары: 1000 Base-LX, 100 Base-BX,
30
100 Base-FX, 100 Base-LX;
- оптоталшықты коннектор: LC, LX-5;
- оптоталшықты кабель бойынша тарату қашықтығы: 80 км;
- толқын ұзындығы: 13101550 нм [9].
Cisco ME 3600 X 24CX коммутаторы бiрнеше eNB базалық
станцияларының қосылуына мүмкіндік береді.
Интеллектуалды агрегацияның транспорттық жабдығы ретінде Cisco
7603 OSR (Optical Service Router) оптикалық сервистік маршрутизаторын
қолданамыз.
Осы маршрутизатордың сыртқы бейнесі 2.2-суретінде
көрсетілген.[9]
2.2-сурет. Cisco 7603 OSR маршрутизаторының сыртқы бейнесі
Cisco 7603 OSR оптикалық маршрутизаторы (WAN) территориялық
таралған және (MAN) қалалық желiлері үшін арналған. Осы маршрутизатордың
негiзгi міндеті байланыстың оптикалық арналарының жылдамдығында
критикалық IP қосымшаларының жұмысын қамтамасыз ету болып табылады.
Cisco 7603 OSR маршрутизаторының негізгі мүмкіндіктері және
техникалық сипаттамалары:
- Cisco IOS БҚ-ның толық міндеттер спектрін қолдау;
- NEBS стандартымен үйлесімді шасси;
- Cisco IOS БҚ-ның Global Resilience IP қуаттандыру блоктарын,
басқарушы модульдерін және бағдарламалық мүмкіндіктерін сақтау арқасында
платформаның жоғары қол жетімділігі;
- CiscoPXF технологиясының арқасында желілік қызметтердің аппараттық
жылдамдатуы;
- MPLSIP технологиясын қолдау;
- 24 портты 10 Base-FL, 24 портты 10Base-FX, 48 портты 1000 Base-LX
және 4 портты 10 GBase-ER бар;
- максимал өнімділігі: 240 Гбитс, 30 млн. дестес;
31
- шинаның өткізу қабілеттілігі: 32 Гбс;
- өлшемдері (ұxеxб): 55,25x44,12x17,78;
- қуаттандыруы: АС 110 - 240 В, DC 48 - 60 В;
- істен шығу алдындағы жұмыс істеу уақыты: 7 жыл;
- эксплуатация шарттары: температуралық режим 0 - 40 °С, ылғалдылық
10 - 85% [9].
Транспорттық желінің құрылғысын таңдаудың нәтижесіне сәйкес
транспорттық желінің байланысын ұйымдастыру сұлбасын тұрғызамыз. 2.3-
суретте транспорттық желінің байланысын ұйымдастыру сұлбасы көрсетілген.
2.3-сурет. Транспорттық желінің байланысын ұйымдастыру сұлбасы
32
2.2 Оптикалық кабельді таңдау
Оптикалық кабельдер мiнсiзге жақын тарату ортасы болып табылады.
Мәліметтерді тарату жылдамдығы, көлемі, сенімділігі жеткізу ұзақтығы
бойынша оптикалық кабельдер басқа технологиялық шешімдерінен едәуір
озады. Сондықтан, бүгінгі таңда оған альтернатива жоқ. Тағайындалуы
бойынша қолданыстағы оптикалық кабельдердiң жіктелуі 2.4-суретте
көрсетілген.
Оптикалық кабельдер
Сыртқы төсеменің оптикалық кабельдері
Ішкі төсеменің оптикалық
кабельдері
жерасты
аспалы
суасты
қорғаныс
пластмассқұбыр
аспалы, қоспалы,
тағылмалы
су бөгеттерінен
өтетін
ғимараттың
ішінде
монтаждық
ларына
өткелдерде
кабельдік
канализацияға,
коллектор және
туннельдерде
көпір мен
эстакадаларда
топыраққа: 1 - 3
және 4 - 5 топ
жартасты
топыраққа және
суыққа
деформацияланғ
ан топыраққа
ауа байланыс
линиялар
тіректерінде,
контакт
желілердің
тіректерінде және
тж-дін жоғары
вольтті
автотұйықтау,
электротарату ауа
линиялар
тіректерінде өздік
тасымалдау-
шылар
найзағайдан
қорғау
тростарына
кірістірілген
терең теңіз
түбінде
теңіз
жағалау-
ларында
2 м-ге дейінгі
және 2м-ден
кейінгі
тереңдікті
батпақтарда
төсеу
33
2.4-сурет. Байланыс оптикалық кабельдерінің түрлері
Оптикалық кабельдiң негiзгi элементі болып бойымен 0,85 - 1,6 мкм
толқын ұзындықты жарық сигналдары таратылатын цилиндр пішінді жұқа
шыны талшық түрінде жасалынған (жарық өткізгіш) оптикалық талшық
табылады. Жарық өткiзгiш қос қабатты құрылымды болады және әртүрлi сыну
көрсеткiштерi бар өзекше мен қабықшадан тұрады [10].
Өзекше электромагнитті энергияны тарату үшін
қолданылады.
Қабықшаның міндеті - өзекше-қабықша шегiнде шағылудың жақсы
шарттарын жасау және қоршаған ортадан түсетін бөгеттерден қорғау.
Қолданыстағы оптикалық кабельдер құрылымдарында екi түрлi жарық
өткiзгiштер қолданылылады: көп модалы (сатылы және градиентті) және бiр
модалы. Жиiлiктік-өткiзгiштiк қабiлеті және тарату қашықтығы бойынша бiр
модалы жарық өткізгіштері ең жақсы болып табылады. Қолданыстағы
кабельдер түрлерiнінің бар алуан түрлiлігі үш топқа бөлуге болады:
- аспалы концентрлi бұрамы бар кабельдер;
- фигуралы өзегі бар кабельдер;
- таспа түрлi жалпақ кабельдер.
Оптикалық кабельдерде оптикалық талшықтан басқа келесi элементтер
бар:
- өздерiне үзiлуге бойлық жүктемені қабылдайтын күштік қатайтатын
өзектер;
- механикалық әсер кезіндегі кабель
табандылығын арттыратын
қаптайтын элементтер;
- шылқыған пластмасса желiлерi түрiндегі толтырғыштар;
- ылғалдың енуiнен, зиянды заттардың буларынан және сыртқы
механикалық әсерлерден сақтайтын сыртқы қорғаныс қабықшалар.
Бүгінгі таңда оптикалық кабельдерді отандық та және шетелдiк те
компаниялар өндіреді. Қазақстанда оптикалық кабельдердің ірі өндірушілері:
Казцентр электропровод ЖШС, OpticsService ЖШС, САТЕЛИТ ЖШС
және Дан-Кабель ЖШС. Осы дипломдық жобада транспорттық желісін
жүзеге асыру үшін оптикалық кабельдің үш түрі қолданылады: топырақта төсеу
үшiн, аспалы және канализацияда төсеу үшiн арналған кабельдер. Оптикалық
кабельдiң өндiрушiсін таңдауда Казцентр электропровод ЖШС-на бағалау
берілген. Транспорттық желіні құру үшін таңдалынған оптикалық кабельдердің
негізгі параметрлері 2.2 -кестеде көрсетілген [10].
2.2-к е с т е . Оптикалық кабельдердің негiзгi параметрлері
34 Параметрлер
Кабель төсеу түрі
Параметрлер
канализацияда
топырықта
аспалы
Кабель маркасы
ОКС-М
ОКБ-Т
ОКА-Т
Оптикалық талшықтар саны
4 - 72
4 - 24
4 - 24
Талшықты өндіруші-компания
Fujikura
Fujikura
Fujikura
Талшық түрі
ОМ
ОМ
ОМ
Пластмасс (металл) модульдер саны
6 - 12
1 (метал.)
1 (метал.)
Модуль түтікшесінің диаметрі, мм
2
3,0 - 6,0
3,0 - 6,0
2.2- кестесінің соңы
2.3 LTE желісінің басқару құрылғысын таңдау
LTE желісіндегі абоненттік сессияларды және қызметтерді басқару
базалық дестелік желі EPC көмегімен жүзеге асырылады. ЕРС желісі келесі
бөліктер мен логикалық элементтерден тұрады [14]:
- ММЕ (Mobility Management Entity) - мобильдікті басқару торабы -
абоненттік терминалдың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
8
9
10
Аңдатпа
Дипломдық проекттің мақсаты 4G LTE технологиясының негізінде
Жезқазған қаласында байланыс құру. Қазақстан мен әлем нарығында ұялық
байланыстың даму жолдарымен тенденциялары қаралған. Осы жұмыстың
жобасын жасау мүмкіндіктері және берілген аймақтың ұялы баланыс
нарығының анализі өткәзәлген. Бұл жұмыста келтірілген жобаның жасалу
жолдары, 4G стандарты және LTE технологияларынын негиздері
қарастырылған. Ұялы байланыс технологияларының салыстыруы және
олардың тиімди жүзеге асырылу жолдары келтірілген. Желіні өңдеу бойынша
есептеулер, еңбекті қорғау және өмір қауыпсіздігін қамтамасыз ететін
әрекеттер бойынша есептеулер жасалған. Экономикалық тиімділікті дәлелдеу
мақсатымен экономикалық есептеулер жасалған.
Аннотация
Целью
дипломногопроекта
является
организация связи на базе
технологии 4GLTE в городе Джезказган. Рассмотрены основные тенденции
развития сотовой связи в Казахстане и мире. Произведен анализ рынка сотовой
связи в регионе и возможности осуществления проекта данной работы.
Рассмотрены основы технологии LTE и стандарта четвертого поколения 4G,
посредствам которых планируется осуществление данного проекта.
Производится сравнение технологий сотовой связи и выбор наилучшего пути
их реализаций. Приведены расчеты по разработке сети, а так же расчеты по
обеспечению мер охраны труда и безопасности жизнедеятельности на сети;
расчет экономических показателей с целью определения экономической
эффективности предлагаемых решений.
11
Мазмұны
Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 7
1 LTE технологиясына шолу және оның негізгі сипаттамалары ... ... ... ... ... .. ... ..8
1.1 LTE технологиясының дамуы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 8
1.2 LTE технологиясының негізгі параметрлерін қысқаша
қарастыру ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ..10
1.3 LTE cтандартының желілік архитектурасы ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... 11
1.4 LTE желісінің радиоинтерфейсі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..1 4
1.5 LTE технологиясының радиожиілікті спектрі ... ... ... ... ... ... ... ... ...16
1.6 UMTSGSM және 3GPP емес стандарттарымен өзара әрекеті ... ... ... 17
1.7 LTE желісінде MIMO технологиясын қолдану ... ... ... ... ... ... . ... ... ..19
1.8 LTE желісімен ұсынылатын қызмет түрлері ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..20
1.9 Тапсырманың қойылымы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... .21
2 Желіні ұйымдастыру үшін қажетті жабдықты таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ..22
2.1 Транспорттық желінің құрылғысын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..
2.2 Оптикалық кабельді таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... .27
2.3 LTE желісінің басқару құрылғысын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... .29
2.4 eNodeBand LTE базалық станциясының құрылғыларын таңда ... ... ... ..32
2.5 LTEжелісің OPNET бағдарламасында имитациялық м ... ... ... ... ... ... ..34
2.6Электрқуаттандыру құрылғысын таңдау ... ... ... ... ... ... ... . ... .
... ... .35
3 Есептеу бөлімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...38
3.1 Желiнің өткізу қабілеттілігін және потенциалды абоненттер
санын есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...38
3.2Бөлімшедегі жалпы өшулікті есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .46
3.3 Электрқуаттандыру жабдығының параметрлерін есептеу ... ... ... ... 47
3.4 Жерге тұйықтау контурін есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .51
3.5 LTE желісі үшін радиоқамту аймақтарын есептеу ... ... ... ... ... ... ... .55
3.6 Жиілік-аумақтық бөлу және eNB-нің ситуациялық орналасуы ... ... ... .58
3.7 Жезқазған қаласында LTE байланыс желісі ... ... ... ... ... ... ... . ... .61
4 Тіршілік қауіпсіздігі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ..63
4.1 Жалпы жұмыс жағдайын талдау ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... .63
4.2 Кондиционерлеу және кондиционерді есептеп таңдау ... ... ... ... ... ... 66
4.3 Нөлдеуесебі ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..71
5 Жобаның техникалық-экономикалық негіздеуі ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ...75
5.1 Жезқазған қаласында LTE желісін құру ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..76
5.2 Капитал салымдарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ..76
5.3 Жылдық эксплуатациялық шығындарды есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... 79
5.4 Тарифтік табысты есептеу ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..83
5.5 Эксплуатация кезіндегі экономикалық тиімділік көрсеткіште-
рінің бағалау ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..85
Қорытынды ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .88
Қысқартылған сөздер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .
Әдебиеттер тізімі ... ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .92
12...
... ... ... .
... ... ..
... ..
...
... ... ... ... 22
...
у ... .
оделі
...
...
... ...
... .
...
... ...
... ... ... ..89
Кіріспе
Радиоқатынас желі технологияларының даму сатысын қарастырсық, әр
жедел әрекетті байланыс жүйесінің ұрпағы ақырғы қолданушыға көрсететін
қызмет
спектрінің өсуін қамтамасыз ететін жаңа технологиялық
мүмкіндіктермен сипатталады.
Салыстырмалы уақыт ішінде жедел әрекетті үшінші ұрпақ байланыс
жүйесі IMTUMTS алдыңғы ұрпақ желілерінен айқын басымдылығын көрсетті.
IMTUMTS еуропалық стандарт байланыс жүйесі серпінді даму үстінде. Мұның
басты себебі қолданушылардың жоғарғы жылдамдықты қызметтерге, трафик
бірлігін таратуға кететін күрделі шығынын төмендетуге деген қажеттілігі арта
түсуімен байланысты.
Деректердi беру әлемде қазiр кең таралғандарға (2G) GSMEDGE-нiң
ұялы байланысын стандартжинағы 240 Кбит сек-тi жылдамдығының шегiн
құрайды. 3G үшiншi ұрпақтары жылдамдықты 7-14 Мбитсек-ке дейiн құрайды.
4G - жылжымалы байланыстың болашағы бармәліметтердi таратудың
жоғары жылдамдығы және дауыс байланысының үлкен сапасын сипаттайтын
ұрпақ. Төртiншi ұрпақ желiлерiнiң үшiншi ұрпақтан бас айырмашылығы, 4G
технологиясымәлiметтердiң дестелі тапсыруы IP- хаттамаларында толық
негiзделген, ал 3G-дадауыс трафигi және мәліметтер топтамасы берiлуiне
негізделген. Телекоммуникациялардың халықаралық одағы 4G технологиясын
деректердi беру жылдамдығы 1 Гбитс-ке дейiн және екi жылжымалы
құрылымдардың арасындағы мәлiмет алмасу100 Мбитс-ке дейiн жетуге
мүмкiндiк берген сымсыз технология ретінде анықтайды. 4G - да мәлiмет
тарату IPv6(IP болжам 6) хаттамасы бойынша iске асады. Бұл желiлердiң
жұмысын елеулi жеңiлдетедi.
Қазіргі уақытта 3GPP жобасының жұмысшы тобы Е - UTRAN
радиоқатынас желісі мен LTE жүйесінің SAE (System Architecture Evolution)
жоғарғы деңгейлі базалық желі архитектурасын өңдеп қолданысқа шығарды.
Жұмыстың нәтижесі Releases 8,9 деген техникалық спецификациясында
баяндалған. 3GPP жобасының жұмысшы тобы LTE жүйесінің параметрлерін
жақсарту мақсатымен Release 10 (LTE Advanced жүйесі) техникалық
спецификасымен жұмыс істеуде, әлі қолданыста жоқ.
13
1 LTE технологиясына шолу және оның негізгі сипаттамалары
1.1 LTE технологиясының дамуы
Жезқазған қаласы 1954 жылы құрылды. Халқының саны орташа есеппен
2013 жылы 1 қаңтарда 98,5 мың адамды құрады. Жезқазған қаласы байырғы
Сарыарқа жерінде орналасқан, негізгі аумағы кең байтақ, көз жетпес даланы
құрайтын шексіз жазықтық пен алқаптардан тұрады. Сол себептен, Сарыарқа
ерте заманнан бері көптеген халықтар арасында Ұлы дала деген атқа ие болған.
Ол туралы көп айтылып та, жазылып та жүр, оны алтын дала, алтын
планета деп те атайды. Жақын орналасқан анағұрлым үлкен таулардың бірі -
Ұлытау (1195 м), Ұлытаудың таулы беткейінен Қаракеңгір өзені мен оның
тармақтары, сондай - ақ, Сарыкеңгір, Сарысуға құйылатын Жыланды және Жезді
өзендері өз бастауын алады. Жезқазған қаласы Орталық Қазақстанның шөлді -
далалы аумағында, Кеңгір су қоймасының жағалауында орналасқан. Жезқазған
қаласының жалпы аумағы 176097 га.
Климаты шұғыл континентті және құрғақ болып келеді. Шөптесінді
жамылғысында астық - жусанды, жусан және жусанды - тұзды кешендер ашық
қоңыр және қоңыр топырақ бетінде үйлесім тапқан. Аумағы шаңды дауыл,
әсеріне көп ұшырайды. Қысы қатты, ал, жазы ыстық әрі құрғақ. Көктемі мен
жазы қысқа. Жоғары деңгейлі континентальдығы мен құрғақтығы мұхиттар мен
теңіздерден қашық орналасқандығынан. Вегетациялық кезеңінің ұзақтығы мен
күн жылуының мөлшері көптеген ауыл шаруашылығы дақылдарын: жаздық
бидай, жүгері, әр түрлі көкөністер өсіруге мүмкіндік береді.
Жалпы алғанда, қала экономикасы даму деңгейі қаланың әлеуметтік-
экономикалық жағдайының және тұрақты әлеуметтік климаттың негізгі
индикаторы болып табылатын өнеркәсіппен айқындалады. Қаланың нарықтық
мамандандырылуын анықтайтын өнеркәсіптің негізгі салалары металлургиялық
кешен мен электр энергетикасы болып табылады. Металлургиялық кешенге
түсті металлургия кіреді, ол қазу және шикізатты байытудан бастап түсті
металл және оның қорытпалары түріндегі дайын өнім алуға дейінгі
технологиялық үрдістік барлық кезеңдерін қамтиды. Темір және мыс
рудаларын өңдеу саласында, жердегі сирек металдарды өндіруде қала
республикадағы алдыңғы орынды алады. Қаланың бұл саладағы кәсіпорындары
Қазақмыс Корпорациясы ЖШС Жезқазғантүстімет ӨБ және
Жезқазғансирекмет РМК болып табылады.
Жезқазған қаласы телекомуникация саласында сервистік қызметтердің
жеткілікті деңгейімен дамыған телекоммуникация жүйесі бар қалалардың
қатарына жатады. Аймақтағы станционарлы телефон және пошталық байланыс
қызметтері Қазақтелеком АҚ, Қазмыстелеком ЖШС, Қазақмыс
Корпорациясы ЖШС және Қазпошта АҚ - мен жүзеге асырылады. Ұялы
байланыс қызметтерін 4 жалпы ұлттық операторлар ұсынады (GSM
14
стандартында - 3, CDMA стандартында - 1). 1.1 - суретте Жезқазған қаласының
телекоммуникациялық желісінің логикалық сұлбасы көрсетілген.
1.1-сурет. Жезқазған қаласының телекоммуникациялық желісінің логикалық
сұлбасы
Қала және оған жататын ауылдық елді мекендер жалпы пошталық,
станционарлы телефондық және ұялы байланыспен қамтамасыз етілген.
Жезқазған қаласы телекоммуникациялық жүйесі дамыған және қызмет көрсету
сапасы жағынан жоғарғы денгейде. Соңғы бірнеше жылдың ішінде ескі АТС
станцияларын жаңа электронды станцияларға ауыстыру қарқынды жүріп
жатыр.
Стандарт ретінде LTE технологиясын құрастыру ресми түрде 2004
жылдың соңында басталды. Зерттеушілердің алдында жоғары жылдамдықты
мәліметтер таратуды қамтамасыз ететін физикалық деңгейдегі технологияны
таңдау мәселесі тұрды. Екі нұсқа ұсынылды: HSPA желісінде қолданылып
жүрген W-CDMA және радиоинтерфейстің жаңа технологиясы OFDM.
Өткізілген зерттеулерден соң арналарды ортогональді жиілікпен бөлуді
мультиплексирлеу OFDM (Orthogonal frequency-division
multiplexing)
технологиясын қолдану шешілді.
2006 жылдың мамыр айында 3GPP жобасы аясында E-UTRA (Evolved
UMTS Terrestrial Radio Access) радиоинтерфейсіне бірінші спецификация
құрылды. Бұл спецификация 3GPP Release_7 негізіне енді. 2008 жылдың
желтоқсан айында LTE жүйелерінің архитектуралық және функционалдық
талаптарын бекіткен 3GPP Release_8 стандарт нұсқасы бекітілді. 2009 жылдың
15
ортасында LTE негізінде бірінші тәжірибелік жүйелер пайда болды. 2009
жылдың аяғында шведтің Telia Sonera телекоммуникациялық компаниясы
Ericsson компаниясымен бірлесіп, Стокгольм және Осло қалаларында әлемдегі
бірінші коммерциялық желінің іске қосылғанын жариялады. Бүгінгі күні LTE
стандартының желілері дүние жүзінің 80-нен астам елінде таратылған және де
олардың саны тез өсуде. Аумақ байланысын ұйымдастыру сұлбасы 1.2-суретте
көрсетілген.
1.2-сурет. Аумақ байланысын ұйымдастыру сұлбасы
2012 жылдың 25 желтоқсанында Алтел АҚ компаниясы Қазақстандағы
бірінші LTE желісін Алматы мен Астана қалаларында іске қосты. Алтел АҚ -
Қазақстандағы ұялы байланыстың бірінші операторы, телекоммуникациялық
қызмет нарығында 1994 жылдан бастап жұмыс істейді. 2006 жылдан бастап
Алтел АҚ Қазақтелеком АҚ компаниясының тобына кірген. Алтел
компаниясы Қазақстан нарығында жаңа технологияларды енгізуде пионер
болып табылады. 2010 жылы Алтел республикада бірінші болып 3G
ғаламторын енгізді. Бұл технология Қазақстанда 2012 жылдың желтоқсан
айында Алматы және Астана қалаларында Алтел 4G маркасымен іске
қосылды. Басқа қалалар туралы, 2013 жылы Қарағанды, Ақтау, Атырау, Ақтөбе
қалаларында, 2014 жылдың аяғына дейін барлық облыс орталықтарында осы
қызметті қосу жоспарланып отыр [2].
1.2 LTE технологиясының негізгі параметрлерін қысқаша қарастыру
LTE cтандартының эфирлік интерфейсінің икемділігі жоғары. Желінің
түрі E-UTRAN - Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network
16
(радиоқатынаудың дамыған универсалды жер беті желісі) деп аталады. Төменде
LTE технологиясының негізгі параметрлері көрсетілген:
а) Көпқатынасты технологиясы:
1) тікелей арна (Downlink - DL) - OFDMA;
2) керіарна (Uplink - UL) - SC-FDMA.
ә) Жиіліктің жұмыс диапазоны: 450 МГц; 700 МГц; 800 МГц; 1800 МГц;
2,1 ГГц; 2,4 - 2,5 ГГц; 2,6 - 2,7 ГГц;
б) Биттік жылдамдығы:
1) тікелей арна (DL) MIMO 2TX x 2RX: 100 - 300 Мбитс;
2) кері арна (UL): 50-172,8 Мбитс.
в) Радиоарна жолағының ені 1,4 - 20 МГц;
г) Ұяшықтың радиусы: 5 - 30 шақырым;
ғ) Ұяшықтың сыйымдылығы (қызмет көрсетілген абоненттердің саны):
1) 5 МГц жолақта 200-ден артық тұтынушылар;
2) 5 МГц жолақта 400-ден артық тұтынушылар.
д) Мобильділік: қозғалу жылдамдығы 250 кмсағ;
е) MIMO параметрлері:
1) тікелей арна (DL) MIMO 2TX x 2RX, 4TX x 4RX;
2) кері арна (UL): 2TX x 2RX.
ж) Кешігудің мәні (Latency): 5мс;
з) Спектрлік тиімділігі: 5 битсекГц;
и) Модуляцияның қолданылатын түрлері:
1) тікелей арна (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM;
2) кері арна (UL): QPSK, 16 QAM.
к) Арналардың дуплексті бөлінуі: FDD, TDD [5].
1.3 LTE cтандартының желілік архитектурасы
LTE желісінің архитектурасы тігіссіз мобильділігі бар дестелік
трафикті, сапалы қызметтің жоғары көрсеткішін қамтамасыз ететіндей және
дестелерді минималды кідіріспен жеткізетіндей етіп жасалынған. LTE
cтандартын құрастырушылардың негізгі мақсаты - желі құрылысын барынша
жеңілдету және 3G UMTS жүйесіне тән желілік хаттамаларының міндетін
қайталауды болдырмау.
LTE cтандартының архитектурасында барлық желілердің бір-бірімен
өзара әрекеттесуі екі тораптың арасында болады: базалық станция (eNB) және
ішінде GW (Gateway) желілік шлюзі бар мобильді басқару блогі (ММЕ).
LTE желісі физикалық деңгейде екі компоненттен тұрады: E-UTRAN
радиожелісі және SAE (System Architecture Evolution) базалық желісі. LTE-нің
таратушы транспорттық желісінің жалпыланған архитектурасы 1.3-суретте
көрсетілген [6].
17
1.3-сурет. LTE-нің таратушы транспорттық желісінің жалпыланған
архитектурасы
LTE
желісінің
негізгі
құрылымының
архитектурасы
1.4-суретте
көрсетілген.
1.4-сурет. LTE желісінің архитектурасы
E-UTRAN желісі eNB базалық станцияларынан тұрады. Базалық
станциялар толық байланысты желінің элементтері болып табылады және өзара
бірімен-бірі
принципі бойынша байланысқан. Әр eNB-да дестелер
коммутациясы принципі бойынша құралған SAE базалық желісімен S1
18
интерфейсі бар. LTE желісіндегі eNB-ға келесі функциялар жүктелген:
радиоресурстарды басқару, тұтынушының мәліметтер ағынын шифрлеу,
тұтынушы жазықтығында мәліметтер дестелерін қызмет көрсететін шлюз
бағытында маршруттау, шақыру мен хабарлау ақпаратын диспетчеризация
және тарату, мобильділікті басқару үшін есептерді өлшеу және құрастыру [7].
SAE базалық желісі құрамында, басқаша EPC (Evolved Packet Core), ММЕ
және UРЕ логикалық элементтерінен тұратын ММЕUРЕ тораптары бар. ММЕ
логикалық элементі (Mobility Management Entity) абонент терминалының
шапшаңдығын басқару міндеттерін шешеді және базалық станциялармен C-
plane басқару жазықтығының хаттамаларының көмегімен әрекеттеседі. Бұдан
басқа ММЕ шақыру хабарламаларын (paging) eNB-ға бөледі, басқару
жазықтығының
хаттамаларын басқарады, абоненттік терминалдарға
идентификаторларды тағайындайды, желінің қауіпсіздігін қамтамасыз етеді,
абонент хабарламасының шындығын тексереді және роумингті басқарады.
1.5-суретте SAE базалық станциясының архитектурасы көрсетілген.
1.5-сурет. SAE базалық станциясының архитектурасы
UPE (User Plane Entity) логикалық элементі тұтынушы мәліметтерін U-
plane пайдаланушы жазықтығының хаттамаларына сәйкес тарату үшін жауап
береді. UPE элементі келесі міндеттерді атқарады: ІР-хаттамаларының
тақырыптарын қысқарту, мәліметтер ағынын шифрлеу, мәліметтер дестелерін
терминациялау.
SAE базалық желісінің архитектурасы мәліметтердің дестелік
коммутациясының технологиясы негізіндегі ІР-қызметінің барлық жиынтығын
және дауыстық қызметтерді ұсынатын LTE жүйесінің дестелік PS-домені болып
табылады. SAE базалық желісінің негізіне барлығы ІР арқылы
19
тұжырымдамасы енгізілген. Екінші және үшінші буын (UTRANGERAN)
радиоқатынау желілері, сондай-ақ 3GPP емес (WiMAX, Wi-Fi) желілері,
сымдық ІР (ADSL+FTTH) технологияларын пайдаланатын желілер арқылы да
қатынасты болады [7].
1.4 LTE желісінің радиоинтерфейсі
LTE желісінің E-UTRAN радиоинтерфейсі арналарды дуплексті бөлудің
екі әдісін: жиіліктік FDD және уақыттық TDD әдістерін қолданады. LTE
желілерінің қызмет етуі ені әр түрлі жиілік диапазонында жүзеге асады.
Төменгі және жоғарғы бағыттардағы сигналдар белсенді ресурстық блок
санына қарай 1,4-тен 20 МГц жолақты алуы мүмкін. Төменгі және жоғарғы
бағыттарда ақпарат тарату ұзақтығы 10 мс-ке тең кадрларда ұйымдастырылған.
Кадрлар кішірек уақыттық құрылымдарға - слоттарға бөлінеді.
FDD жиіліктік бөлу режимінде кадр 0-ден 19-ға дейін нөмірленген 20
слотқа бөлінеді, оның әрқайсысының ұзақтығы 0,5 мс болады. FDD режимінде
уақыттық ресурс кадрлар шегіне байланысты қарама-қарсы бағыттарда тарату
үшін екіге бөлінеді. FDD режимінде физикалық арналар қарама-қарсы
бағыттарда міндетті түрде дуплексті шашады. TDD арналарды уақыттық бөлу
режимі асинхронды болады. TDD режимінде мәліметтер тарату екі бағытта да
бір жиілік диапазонында болады.
E-UTRAN желісінің төмен линиясында радиоинтерфейстің ерекшелігі
OFDMA көпқатынасты технологиясын қолдану болып табылады. OFDMA
технологиясын қолданудың негізгі мақсаттарының бірі - сигналдардың
көпсәулелі таратылуынан пайда болған кедергілермен күресу. Себебі OFDM-
сигнал тез модуляцияланатын
кең жолақты бір сигнал емес, баяу
модуляцияланатын тар жолақты көп сигналдар ретінде қаралады. OFDM
технологиясы көп ішкі тасымалдаушы жиіліктен тұратын көпжиілікті сигналды
қалыптастыруға негізделген. OFDM-сигналын қалыптастыру кезінде ұзақтығы
TnN ақпараттық символдардың ағыны N символдардан тұратын блоктарға
бөлінеді. Tn - бір символдың ұзақтығы. Ақпараттық символдардың блогы
параллель символдардың блогына айналады. Онда әр ақпараттық символ
көпжиілікті сигналдың бір жиілігіне сәйкес келеді [4].
E-UTRAN желісінің төмен линиясында модуляцияның QPSK, 16 QAM,
64 QAM түрлері қолданылады. ОFDMQAM сигналын қалыптастыруда Фурье
дискреттік кері тез айналуын (ФКТА) пайдаланады. LTE E-UTRAN желісінің
базалық станциясының таратқышында ОFDM сигналының қалыптасуы 1.6-
суретте көрсетілген.
Символдар арасындағы интерференциямен күрес үшін ЦП (СР) циклдік
префикстер қолданылады. 4,7 мкс қысқа және 16,7 мкс ұзақ префикстер
пайдаланады.
E-UTRAN желісінің төмен линия үшін үш физикалық және төрт
20
транспорттық арналары пайдаланылады:
- PDCCH (Physical Downlink Control Channel) - төмен линиясын
басқарудың физикалық арнасы;
1.6-сурет. ОFDM сигналын қалыптастырудың құрылымдық сызбасы
- PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) - жоғары жылдамдықты
мультимедиа және мәліметтерді тарату үшін арналған төмен линиясының
жалпы транспорттық физикалық арнасы;
- ССPCH (Common Control Physical Channels) - басқарудың жалпы
физикалық арнасы, қызметтік ақпаратты таратады;
- BCH (Broadcast Channel) - транспорттық хабар таратушы арна;
- РCH (Paging Channel) - шақырудың транспорттық арнасы;
- DL-SCH (DownlinkSharedChannel) - төмен линиясының жалпы
транспорттық арнасы;
- МСН (Multicast Channel) - топта хабар тарататын транспорттық арна.
LTE E-UTRAN желісі радиоинтерфейсінің жоғары линиясында SC-
FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access) бір тасымалдаушыда
таратуды жиіліктік бөлуі бар мультиплексирлеумен көпқатынас [1] бар.
E-UTRAN желісінің жоғарылиниясында тұтынушылардың бір-біріне
өзара әсерін болдырмау үшін циклдық префикс енгізіледі, сондай-ақ қабылдау
құралдарында тиімді эквалайзерлер қолданылады. Абоненттер арасында жиілік
ресурсінің бөлінуі ресурс блоктарымен жүзеге асырылады.
Олардың
әрқайсысына 180 кГц жиілік жолағы сәйкес келеді. OFDM негізінде арнаның
физикалық ресурстарының сызбасы 1.7-суретте көрсетілген.
Бұл шашылған кезде 15 кГц көрші ішкі тасымалдаушы жиіліктер
арасында 12 ішкі тасымалдаушыға сәйкес келеді. Рауалы ресурстық
блоктардың максимал саны 20 МГц дейін жететін жиілік диапазонының жүйеге
21
бөлінуіне байланысты болады.
1.7-сурет. OFDM негізінде арнаның физикалық ресурстары
LTE E-UTRAN желісінің жоғары линиясында үш физикалық және екі
транспорт арналар пайдаланылады:
- PRACH (Physical Random Access Channel) - еркін қатынастың
физикалық арнасы;
- PUCCH (Physical Uplink Control Channel) - жоғары линиясын
басқарудың физикалық арнасы;
- PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) - жоғары линиясының
физикалық бөлгіш транспорт арнасы;
- RACH (Random Access Channel) - кездейсоқ қатынастың транспорттық
арнасы;
- UL-SCH (Uplink Shared Channel) - жоғары линиясының біріктірілген
арнасы [3].
1.5 LTE технологиясының радиожиілікті спектрі
LTE үшін техникалық спецификацияда 3GPP және ETSI серіктестік
жобасының жұмысшы тобымен радиожиіліктің FDD жиіліктік дуплекстң
режимі үшін 17 жолағы және TDD уақыттық дуплексті режимі үшін 8 жолағы
анықталған. Олар 1.1-кестеде көрсетілген. Сондай-ақ, 1.1-кестеде LTE желісінің
дамуына арналған диапазондар Қазақстанда мобильді байланыс желісінің және
түрлі технологиялардың сымсыз қатынасының жұмысы үшін игерілген немесе
игеріліп жатқаны көрсетілген [5].
22
1.1-к е с т е. E-UTRAN радиоқатынау желісі үшін жиілік диапазоны
Сондықтан Қазақстанда LTE желісінің құрылуы барысында жиілік
диапазонды пайдалануға рұқсат алу және таңдау жасауда қиыншылықтар
кездесуде. Осылайша, келешекте LTE желісінің Қазақстанда енгізілуі ұлттық
жоспарлау негізінде радиожиілік спектрді пайдалануды реформалау қажеттігіне
байланысты.
1.6 UMTSGSM және 3GPP емес стандарттарымен өзара әрекеті
Абоненттік терминалдың бір желіде қызмет көрсету аумағынан басқа
қызмет аумағына ауысу барысында мобильдігін ұстау - маңызды міндет. Бұл
міндет LTE желісінің 3GPP (UMTSGSMHSPA+) стандартының мобильді
23 Жұмыс
диапазонының
нөмірлері
Жиілік диапазоны, МГц
Дуплекс түрі
Жұмыс
диапазонының
нөмірлері
Жоғары линиясы
(UL)
Төмен линиясы
(DL)
Дуплекс түрі
1
1920 - 1980
2110 - 2170
FDD
2
1850 - 1910
1930 - 1990
FDD
3
1710 - 1785
1805 - 1880
FDD
4
1710 - 1755
2110 - 2155
FDD
5
824 - 849
869 - 894
FDD
6
830 - 840
875 - 885
FDD
7
2500 - 2570
2620 - 2690
FDD
8
880 - 915
925 - 960
FDD
9
1749,9 - 1784,9
1844,9 - 1879,9
FDD
10
1710 - 1770
2110 - 2170
FDD
11
1427,9 - 1452,9
1475 - 1500,9
FDD
12
698 - 716
728 - 746
FDD
13
777 - 787
746 - 756
FDD
14
788 - 798
758 - 768
FDD
17
704 - 716
734 - 746
FDD
18
815 - 830
860 - 875
FDD
19
830 - 845
875 - 890
FDD
33
1900 - 1920
TDD
34
2010 - 2025
TDD
35
1850 - 1910
TDD
36
1930 - 1990
TDD
37
1910 - 1930
TDD
38
2570 - 2620
TDD
39
1880 - 1920
TDD
40
2300 - 2400
TDD
байланысымен өзара әрекеті барысында пайда болады. LTE желісінің 3GPP
желісімен әрекеті - дискреттік мобильдікті (роуминг) қамтамасыз ету және
үздіксіз мобильді байланысты (хэндовер) қамтамасыз ету.
LTE желісінің 3GPP желісімен әрекетінің негізгі интерфейсі S3, S4 және
S12 интерфейс болып табылады. Берілген интерфейстер ММЕ мобильдігін
басқарудың логикалық элементі мен LTE желісінің 3G желісіндегі SGSN
қызмет торабымен GTP (GPRS Tunnelling Protokol) туннельдік хаттама
көмегімен S-GW шлюзінің әрекетін қамтамасыз етеді. GTР хаттамасы (GTР-С
хаттамасы) басқару жазықтығындағы мәліметтерді тарату үшін және тұтынушы
жазықтығындағы (GTР-U хаттамасы) мәліметтерді тарату үшін арналған.
Роуминг жағдайында қонақтағы желінің S-GW шлюзі үйдегі желінің Р-GW
шлюзімен (дестелер желісімен әрекеттесу шлюзі) әрекеттеседі.
LTE желісінің басқа 3GPP желісімен телефонияның дәстүрлі қызметін
ұсыну үшін әрекеттесуі арналар коммутациясының дәстүрлі технологиясының
(TDM) көмегімен, сондай-ақ IMS сервистік ішкі жүйе базасындағы дестелер
коммутациясы технологиясының көмегімен болады.
LTE желісінің басқа 3GPP желісімен хэндовері дауыспен шақыру
барысында ММЕ логикалық элементінің MSC серверімен Sv интерфейсі
бойынша LTE желісінен арналардың дәстүрлі домен коммутациясына (CS-
домен) шақыру жағдайында болады және ММЕ логикалық элементінің SGSN
торабымен Sv интерфейсі бойынша LTE желісінен арналардың дестелер домен
коммутациясына (РS-домен) дауыспен шақыру жағдайында болады.
LTE желісінің 3GPP емес желілермен әрекеттесуі кепілденген қауіпсіздігі
бар, яғни, сенімді желілермен және де сенімсіз - қауіпсіздігі кепілденбеген
желілермен әрекеттесу түрлеріне бөлінеді. Сенімді желілер ретінде басқа
стандарт желілерінің (cdma2000, WiMAX), сенімсіз желілер ретінде
Ғаламтордың ашық ІР-желінің қосылуы жатады. LTE желісінің 3GPP емес
сенімді желілермен әрекеттесуі P-GW шлюзінің көмегімен, сенімсіз
желілердің әрекеттесуі ePDG шлюзінің көмегімен жүзеге асады.
ЕРС базалық желісін құру барлығы ІР арқылы концепциясын ескере
отырып, абоненттік терминалдың LTE желісінің 3GPP емес желілермен
әрекеттесуі барысындағы мобильдігі ІР желілердегі мобильдікті басқару
хаттамаларына негізделген:
- хосттар негізінде мобильдікті басқару хаттамалары - HBM (Host Based
Mobility) - MIPv4, DSMIPv6;
- желі негізінде мобильдікті басқару хаттамалары - NBM (Network Based
Mobility) - PMIPv6.
ІР-адрес бойынша абоненттік терминалды сәйкестендіру және
маршруттау ІР желілердегідей жүзеге асырылады.
Деректердi беру әлемде қазiр кең таралғандарға (2G) GSMEDGE-нiң
ұялы байланысын стандартжинағы 240 Кбит сек-тi жылдамдығының шегiн
құрайды. 3G үшiншi ұрпақтары жылдамдықты 7-14 Мбитсек-ке дейiн құрайды.
3G және 4G стандарттарының айырмашылықтары 1.2-кестеде көрсетілген.
24
1.2-к е с т е . 3G және 4G стандарттарының айырмашылықтары
1.7 LTE желісінде MIMO технологиясын қолдану
LTE желісіндегі MIMO технологиясы жоғары жылдамдықты ақпарат
таратуды қамтамасыз етуде маңызды рөл атқарады.
MIMO (Multiple Input Multiple Output - көптік кіру - көптік шығу) - бір
уақытта үлкен мөлшердегі мәліметтерді беруге арналған бірнеше таратқыштар
мен қабылдағыштарды пайдалануға негізделген сымсыз технология. MIMO
технологиясы көпсәулелі тарату деп аталатын радиотолқындардың тарату
эффектін пайдаланады, ол кезде берілетін белгілер әртүрлі нысандардан
шағылысады және кедергілер және қабылдағыш антенна белгілерді түрлі
қырлардан және түрлі уақытта қабылдайды. MIMO технологиясын қолданғанда
арналардың кедергіге беріктігін ұлғайтуға және қатемен қабылданған биттердің
салыстырмалы санын азайтуға мүмкіндік береді. MIMO жүйесінің жұмысы екі
қағида бойынша: кеңістіктік тығыздалу және кеңістік-уақыттық кодтау
бойынша ұйымдастырылуы мүмкін.
Бірінші жағдайда түрлі таратушы антенналар әртүрлі мәліметтік
символдар блогын немесе түрлі мәліметтік блоктар таратады. Мәлімет тарату
біруақытта параллелді екі немесе төрт антеннадан беріледі. Қабылдағыш
жағында қабылдау және белгілерді антенналарға бөлу жүргізіледі. Екінші
жағдайда барлық таратушы антенналардан алдын ала кодтау сызбасы бойынша
бірдей мәліметтерді тарату жүзеге асырылады [3].
MIMO технологиясының антенналық конфигурациялары симметриялы
(2x2, 4x4) және симметриясыз (1x2, 2x4) мәндерді қабылдайды. 1.8-суретте
кеңістіктік-уақыттық кодтау қағидасы бойынша жүзеге асырылған, екі
таратқыш
және
екі
қабылдағыш
антенналары
бар
MIMO-жүйесінің
25 Параметрлері
3G
4G
Өткізу қабілеттілігі
= 2 Мбитс
= 1000 Мбитс
Мобильдікті басқару
Желіге белгілі бір
хаттамамен
қатынау(MM, GMM)
IP хаттама негізінде (SIP)
Спектралды тиімділігі
=1 битсГцұяшық
=15 битсГцұяшық
Дуплекс түріқолдану
спектрі
FDD жолақтың
статикалық үлестірілуі
(5 MГц)
FDD немесе TDD,
жолақтың динамикалық
үлестірілуі (1,25- 40 МГц)
Көптік қатынау
WCDMA
OFDMA
Жылдамдығы
Стационар объекттер
үшін: 2 Мбитс
Жылжымалы объекттер
үшін: 384кбитс
Стационар объекттер үшін:
1 Гбитс
Жылжымалы объекттер
үшін: 100 Мбитс
құрылымдық сұлбасы көрсетілген.
1.8-сурет. 2x2 MIMO-жүйесінің құрылымдық сұлбасы
1.8 LTE желісімен ұсынылатын қызмет түрлері
LTE желісі ұсынатын қызмет түрлері, 2G3G желісімен салыстырғанда
кең ауқымды қызмет түрін көрсетеді. Бірінші кезекте бұл желінің жоғары өткізу
қабілеттілігіне және мәлімет таратудың жоғары жылдамдығына, сондай-ақ
барлығы ІР арқылы концепциясына көшуге байланысты. LTE желісі
ұсынатын қызметтердің негізгісі мыналар:
- дестелік дауыс тарату;
- Ғаламтор-файлдарды тарату;
- электронды поштаны жеткізу;
- мультимедиялық хабарламаларды тарату;
- құрамына ағымдық қызметтер, файлдарды жүктейтін қызметтер,
телевизиялық қызметтер кіретін мультимедиялық тарату;
- ағымдық бейне;
- VoIP және жоғарысапалы бейнеконференциялар;
- әртүрлі типтегі фиксирленген және мобильді терминалдар арқылы
онлайн ойындар;
- реквизиттерді және идентификациялық мәліметтерді жоғары
жылдамдықпен тарататын мобильді төлемдер [5].
26
1.9 Тапсырманың қойылымы
Бұл дипломдық жобаның
мақсаты:
Жезқазған қаласында
LTE
технологиясы негізінде кең жолақты қатынас желісін ұйымдастыру.
Дипломдық жобада келесі сұрақтарды қарастырамын:
- қолданыстағы телефондық желінің сызбасын (А қосымшасы) көрсету,
3G және 4G стандарттарының бір-бірінен айырмашылықтарына қысқаша
талдау жүргізу;
- транспорттық желінің, LTE желісінің басқару, eNodeBand LTE базалық
станциясының, электр қуаттандыру жабдықтарын таңдау;
- желiнің өткізу қабілеттілігін,
потенциалды абоненттер санын,
бөлімшедегі жалпы өшулікті, электрқуаттандыру жабдығының параметрлерін,
жерге тұйықтау контурін, LTE желісі үшін радиоқамту аймақтарын есептеу,
жиілік-аумақтық бөлуді жүргізу және eNB-нің ситуациялық орналасу сұлбасын
көрсету;
- жұмыс бөлмесінде ауаны кондиционерлеу мәселесін қарастыру;
- жобаның техникалық-экономикалық негіздеуін жасау;
- дипломдық жоба бойынша қорытынды жасау.
27
2 Желіні ұйымдастыру үшін қажетті жабдықты таңдау
2.1 Транспорттық желінің құрылғысын таңдау
LTE технологиясының алдыңғы 2G және 3G мобильді байланыс
технологияларынан негізгі айырмашылығы:
- IP- хаттамасы бойынша мәліметтер тарату және дауыстық байланысты
ұйымдастыру;
- мәліметтер таратудың жоғары жылдамдығы;
- қарапайымдалған желі архитектурасы.
Транспорттық желінің құрылғысын біріншіден LTE технологиясының
ерекшеліктерін ескере отырып таңдаған дұрыс, сонымен қатар, берілген
құрылғы сенімділік талаптарына жауап беретін; тиімділігімен, иілгіштігімен,
ықшамдылығымен ерекшеленетін, функциялардың кең жинағына ие болатын
және баға - сапа ұғымын қанағаттандыратын болуы керек. Транспорттық желі
құрылғысын таңдаудың басты шарты болып LTE желінің есептелген өткізу
жолағына сәйкес тұтынушылардың сенімді мәліметтерін тарату табылады.
Жобаланатын LTE желісінің транспорттық желісі Ethernet технологиясы
бойынша опто-талшықты тарату линиясы арқылы жүзеге асады. Ethernet (IEEE
802.3 стандарты) технологиясында келесі жылдамдықтар анықталған: 10
Мбитс жылдамдықты Ethernet, 100 Мбитс жылдамдықты FastEthernet, 1 Гбитс
жылдамдықты Gigabit Ethernet және 10 Гбитс жылдамдықты 10 Gigabit
Ethernet. 1 және 10 Гбитс жылдамдықтар транспорттық желі қолдануға болады.
Ethernet жүйесінің маңызды артықшылығы болып IP хаттамасының стегіне
максималды жақындауы және кең үлкейту мүмкіндігі табылады [8].
Мобильді желінің жобалану әлемінде радиоқатынау және транспорттық
желілері үшін құрылғылар таңдаудың әртүрлі шешімдері бар. Мобильді
байланыс желілеріне құрылғы өндіруші компаниялар операторларға әр түрлі
көрсеткіштері бойынша таңдалған аппаратура стегінен тұратын дайын
шешімдер пакеттерін ұсынады. Мобильді оператордың транспорттық желісін
жүзеге асыру үшін дайын шешімдер пакеттеріне жұмыс станциясы,
коммутаторлар, маршрутизаторлар, мультисервистік станциялар, сонымен
қатар желіні басқару үшін мамандандырылған құрылғы кіруі мүмкін.
Бүгінгі таңда LTE транспорттық желісін жүзеге асыру үшін
коммутациялық құрылғыны өндіруші әртүрлі компаниялардың барлық
шешімдерінің арасында екі компания шешімдері ерекшеленді: Cisco Systems
және Alcatel - Lucent. Осы компаниялардың шешімдеріне қысқа талдау
жүргізіп, нәтижелерін 2.1-кестеге енгіземіз.
LTE транспорттық желісін жүзеге асыру үшін Cisco Systems
компаниясының шешiмi көп параметрлері бойынша жақсырақ екені 2.1-
кестеден көрінеді. Берілген өндіруші құрылғыларының бағасы жоғары
болғанмен, жоғары сапалы орындауы және техникалық қолдауының жоғары
28
деңгейі тап осы өнiмнiң пайдасына таңдау жасауға мүмкіндік бередi [9].
2.1 - к е с т е. LTE транспорттық желісін жүзеге асыру үшін Cisco
Systems және Alcatel - Lucent компанияларының шешімдерін талдау
нәтижелері
Бүгiнгi таңда Cisco Systems компаниясы әлемде коммутациялық
құрылғыны өндiрiстiң сөзсiз көшбасшысы болып табылады. Осы компанияның
өнiмiн өз желiлерiнде мобильді байланыстың 250-ден астам операторлары
әлемнің 75-тен астам елінде қолданады. Cisco Systems компаниясының
шығарылатын өнiмі сенiмдiлiк, өнiмдiлiк, көп қызметтiлiк, үлкейту мүмкінділік
және қауіпсізік сияқты сапаларға ие. Осы дипломдық жобада LTE
транспорттық желісінінің құрылғысын таңдауда Cisco Systems
компаниясының құрылғысына таңдау береміз.
LTE технологиясы бойынша мәліметтерді таратуға арналған
29 LTE транспорттық желісінің
коммутациялық құрылғысы
Өндіруші компаниялар
LTE транспорттық желісінің
коммутациялық құрылғысы
Cisco Systems
Alcatel - Lucent
1 E-UTRAN радио қатынау
желісінің коммутациялық
құрылғысы
МЕ 3600 СХ24С
коммутаторы: үш eNB-ге
дейін қосылу мүмкіндігі бар
әмбебап; 24 1 GEthernet
порты; бағасы жоғары;
тарату хаттамасы - OSPF,
RIPv2, EIGRP, BGP; істен
шығу алдындағы жұмыс
істеу уақыты 7 жыл; басқару
хаттамасы - SNMP; IP
маршрутизациясы
7750 SRсервистік
маршрутизаторы:
мегаполисте кең масштабты
желіге сәйкес келеді; IP
маршрутизациясы; 10
портты 10 GEthernet; бағасы
жоғары; оптикалық
талшықты қосу үшін
қосымша SPF модульдері
қолданылады; тарату
хаттамалары - OSPF, BGP
2 Интеллектуалды агрегация
желісінің коммутациялық
құрылғысы
7603 OSR оптикалық
сервисті маршрутизатор:
өнімділігі 240 Гбитс; 48
портты GBASE-LX; 4
портты 10GBASE-ER;
бағасы жоғары; үлкейту
мүмкіндігі бар; тарату
хаттамасы - OSPF, RIPv2,
EIGRP, BGP; істен шығу
алдындағы жұмыс істеу
уақыты 7 жыл; басқару
хаттамасы - SNMP; IP
маршрутизациясы
7705 SARсервистік
агрегация маршрутизаторы:
6 портты 10100 Ethernet
BASE-T;
2 портты GEBASE-TXSPF
модулдерімен; бағасы төмен,
өнімділігі төмен; IP
маршрутизациясы; тарату
хаттамалары - OSPF, BGP
3 Қызметтерді басқару,
EPCLTE жүзеге асыруға
арналған құрылғылар
ASR 5000мультисервистік
оптикалық платформа:
өнімділігі 320 Гбитс;
интерфейстері - GE, 10GE;
бағасы жоғары; тарату
хаттамасы - OSPF, RIPv2,
EIGRP,BGP
5620 SAMжеліні басқару
жүйесі: өзіне бірнеше
коммутаторды және
маршрутизаторды қосады;
Ethernet, ATM қолдайды; IP
маршрутизациясы; тарату
хаттамалары - OSPF, BGP
транспорттық желісінің құрылғысы келесі түрге бөлінеді:
- радиоқатынау желiсiнің транспорттық жабдығы;
- интеллектуалды агрегацияның транспорттық жабдығы.
Cisco
Systems компаниясында мобильді операторлар үшiн
транспорттық желiнi құрудың дайын шешiмдерi бар. Соның бiреуін
пайдаланамыз.
Радиоқатынау желiсiнің транспорттық жабдығы ретінде Cisco ME 3600
X 24CX коммутаторын таңдаймыз. Осы модель Cisco Systems
компаниясының мобильді байланыстың басқа операторларымен зор тәжiрибелі
жұмысын есепке ала отырып таңдалған. Осы модель аппаратты жылдамдатуға,
тұйықталмайтын өнімділікке, аз кідіріске және джиттерге ие.
Cisco ME 3600 X 24CX коммутаторының чипсеті Carrier Ethernet желісі
үшін арнайы жасалынған. Осы коммутатордың сыртқы бейнесі 2.1-суретте
көрсетілген.[9]
2.1-сурет. Cisco ME 3600 X 24CX коммутаторының сыртқы бейнесі
CiscoME 3600 X 24CX коммутаторының қысқаша техникалық
сипаттамалары:
- оптоталшықты порттар саны: 6;
- IP-маршрутизацияны ұйымдастыру;
- жылдамдығы: 101001000 Мбитс;
- өлшемдері (ұxеxб): 516x444x43;
- салмағы: 6,57 кг;
- басқару хаттамасы: SNMP;
- мәліметтер тарату хаттамалары: OSPF, IS-IS, EIGRP, RIPv2;
- оперативті жады: 1024 Мб;
- оперативті жады түрі: DRAM;
- тұтыну қуаты: 228 Вт;
- кіріс сигнал жиілігі: 5060 Гц;
- кіріс кернеуі: айнымалы 100-240 В, тұрақты 48 В;
- өткізу қабілеттілігі: 65 Mбитс;
- мәліметтер таратудың максималды жылдамдығы: 44 Гбитс;
- Ethernet опто-талшықты технологиялары: 1000 Base-LX, 100 Base-BX,
30
100 Base-FX, 100 Base-LX;
- оптоталшықты коннектор: LC, LX-5;
- оптоталшықты кабель бойынша тарату қашықтығы: 80 км;
- толқын ұзындығы: 13101550 нм [9].
Cisco ME 3600 X 24CX коммутаторы бiрнеше eNB базалық
станцияларының қосылуына мүмкіндік береді.
Интеллектуалды агрегацияның транспорттық жабдығы ретінде Cisco
7603 OSR (Optical Service Router) оптикалық сервистік маршрутизаторын
қолданамыз.
Осы маршрутизатордың сыртқы бейнесі 2.2-суретінде
көрсетілген.[9]
2.2-сурет. Cisco 7603 OSR маршрутизаторының сыртқы бейнесі
Cisco 7603 OSR оптикалық маршрутизаторы (WAN) территориялық
таралған және (MAN) қалалық желiлері үшін арналған. Осы маршрутизатордың
негiзгi міндеті байланыстың оптикалық арналарының жылдамдығында
критикалық IP қосымшаларының жұмысын қамтамасыз ету болып табылады.
Cisco 7603 OSR маршрутизаторының негізгі мүмкіндіктері және
техникалық сипаттамалары:
- Cisco IOS БҚ-ның толық міндеттер спектрін қолдау;
- NEBS стандартымен үйлесімді шасси;
- Cisco IOS БҚ-ның Global Resilience IP қуаттандыру блоктарын,
басқарушы модульдерін және бағдарламалық мүмкіндіктерін сақтау арқасында
платформаның жоғары қол жетімділігі;
- CiscoPXF технологиясының арқасында желілік қызметтердің аппараттық
жылдамдатуы;
- MPLSIP технологиясын қолдау;
- 24 портты 10 Base-FL, 24 портты 10Base-FX, 48 портты 1000 Base-LX
және 4 портты 10 GBase-ER бар;
- максимал өнімділігі: 240 Гбитс, 30 млн. дестес;
31
- шинаның өткізу қабілеттілігі: 32 Гбс;
- өлшемдері (ұxеxб): 55,25x44,12x17,78;
- қуаттандыруы: АС 110 - 240 В, DC 48 - 60 В;
- істен шығу алдындағы жұмыс істеу уақыты: 7 жыл;
- эксплуатация шарттары: температуралық режим 0 - 40 °С, ылғалдылық
10 - 85% [9].
Транспорттық желінің құрылғысын таңдаудың нәтижесіне сәйкес
транспорттық желінің байланысын ұйымдастыру сұлбасын тұрғызамыз. 2.3-
суретте транспорттық желінің байланысын ұйымдастыру сұлбасы көрсетілген.
2.3-сурет. Транспорттық желінің байланысын ұйымдастыру сұлбасы
32
2.2 Оптикалық кабельді таңдау
Оптикалық кабельдер мiнсiзге жақын тарату ортасы болып табылады.
Мәліметтерді тарату жылдамдығы, көлемі, сенімділігі жеткізу ұзақтығы
бойынша оптикалық кабельдер басқа технологиялық шешімдерінен едәуір
озады. Сондықтан, бүгінгі таңда оған альтернатива жоқ. Тағайындалуы
бойынша қолданыстағы оптикалық кабельдердiң жіктелуі 2.4-суретте
көрсетілген.
Оптикалық кабельдер
Сыртқы төсеменің оптикалық кабельдері
Ішкі төсеменің оптикалық
кабельдері
жерасты
аспалы
суасты
қорғаныс
пластмассқұбыр
аспалы, қоспалы,
тағылмалы
су бөгеттерінен
өтетін
ғимараттың
ішінде
монтаждық
ларына
өткелдерде
кабельдік
канализацияға,
коллектор және
туннельдерде
көпір мен
эстакадаларда
топыраққа: 1 - 3
және 4 - 5 топ
жартасты
топыраққа және
суыққа
деформацияланғ
ан топыраққа
ауа байланыс
линиялар
тіректерінде,
контакт
желілердің
тіректерінде және
тж-дін жоғары
вольтті
автотұйықтау,
электротарату ауа
линиялар
тіректерінде өздік
тасымалдау-
шылар
найзағайдан
қорғау
тростарына
кірістірілген
терең теңіз
түбінде
теңіз
жағалау-
ларында
2 м-ге дейінгі
және 2м-ден
кейінгі
тереңдікті
батпақтарда
төсеу
33
2.4-сурет. Байланыс оптикалық кабельдерінің түрлері
Оптикалық кабельдiң негiзгi элементі болып бойымен 0,85 - 1,6 мкм
толқын ұзындықты жарық сигналдары таратылатын цилиндр пішінді жұқа
шыны талшық түрінде жасалынған (жарық өткізгіш) оптикалық талшық
табылады. Жарық өткiзгiш қос қабатты құрылымды болады және әртүрлi сыну
көрсеткiштерi бар өзекше мен қабықшадан тұрады [10].
Өзекше электромагнитті энергияны тарату үшін
қолданылады.
Қабықшаның міндеті - өзекше-қабықша шегiнде шағылудың жақсы
шарттарын жасау және қоршаған ортадан түсетін бөгеттерден қорғау.
Қолданыстағы оптикалық кабельдер құрылымдарында екi түрлi жарық
өткiзгiштер қолданылылады: көп модалы (сатылы және градиентті) және бiр
модалы. Жиiлiктік-өткiзгiштiк қабiлеті және тарату қашықтығы бойынша бiр
модалы жарық өткізгіштері ең жақсы болып табылады. Қолданыстағы
кабельдер түрлерiнінің бар алуан түрлiлігі үш топқа бөлуге болады:
- аспалы концентрлi бұрамы бар кабельдер;
- фигуралы өзегі бар кабельдер;
- таспа түрлi жалпақ кабельдер.
Оптикалық кабельдерде оптикалық талшықтан басқа келесi элементтер
бар:
- өздерiне үзiлуге бойлық жүктемені қабылдайтын күштік қатайтатын
өзектер;
- механикалық әсер кезіндегі кабель
табандылығын арттыратын
қаптайтын элементтер;
- шылқыған пластмасса желiлерi түрiндегі толтырғыштар;
- ылғалдың енуiнен, зиянды заттардың буларынан және сыртқы
механикалық әсерлерден сақтайтын сыртқы қорғаныс қабықшалар.
Бүгінгі таңда оптикалық кабельдерді отандық та және шетелдiк те
компаниялар өндіреді. Қазақстанда оптикалық кабельдердің ірі өндірушілері:
Казцентр электропровод ЖШС, OpticsService ЖШС, САТЕЛИТ ЖШС
және Дан-Кабель ЖШС. Осы дипломдық жобада транспорттық желісін
жүзеге асыру үшін оптикалық кабельдің үш түрі қолданылады: топырақта төсеу
үшiн, аспалы және канализацияда төсеу үшiн арналған кабельдер. Оптикалық
кабельдiң өндiрушiсін таңдауда Казцентр электропровод ЖШС-на бағалау
берілген. Транспорттық желіні құру үшін таңдалынған оптикалық кабельдердің
негізгі параметрлері 2.2 -кестеде көрсетілген [10].
2.2-к е с т е . Оптикалық кабельдердің негiзгi параметрлері
34 Параметрлер
Кабель төсеу түрі
Параметрлер
канализацияда
топырықта
аспалы
Кабель маркасы
ОКС-М
ОКБ-Т
ОКА-Т
Оптикалық талшықтар саны
4 - 72
4 - 24
4 - 24
Талшықты өндіруші-компания
Fujikura
Fujikura
Fujikura
Талшық түрі
ОМ
ОМ
ОМ
Пластмасс (металл) модульдер саны
6 - 12
1 (метал.)
1 (метал.)
Модуль түтікшесінің диаметрі, мм
2
3,0 - 6,0
3,0 - 6,0
2.2- кестесінің соңы
2.3 LTE желісінің басқару құрылғысын таңдау
LTE желісіндегі абоненттік сессияларды және қызметтерді басқару
базалық дестелік желі EPC көмегімен жүзеге асырылады. ЕРС желісі келесі
бөліктер мен логикалық элементтерден тұрады [14]:
- ММЕ (Mobility Management Entity) - мобильдікті басқару торабы -
абоненттік терминалдың ... жалғасы
Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.
Ұқсас жұмыстар
Пәндер
- Іс жүргізу
- Автоматтандыру, Техника
- Алғашқы әскери дайындық
- Астрономия
- Ауыл шаруашылығы
- Банк ісі
- Бизнесті бағалау
- Биология
- Бухгалтерлік іс
- Валеология
- Ветеринария
- География
- Геология, Геофизика, Геодезия
- Дін
- Ет, сүт, шарап өнімдері
- Жалпы тарих
- Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
- Журналистика
- Информатика
- Кеден ісі
- Маркетинг
- Математика, Геометрия
- Медицина
- Мемлекеттік басқару
- Менеджмент
- Мұнай, Газ
- Мұрағат ісі
- Мәдениеттану
- ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
- Педагогика
- Полиграфия
- Психология
- Салық
- Саясаттану
- Сақтандыру
- Сертификаттау, стандарттау
- Социология, Демография
- Спорт
- Статистика
- Тілтану, Филология
- Тарихи тұлғалар
- Тау-кен ісі
- Транспорт
- Туризм
- Физика
- Философия
- Халықаралық қатынастар
- Химия
- Экология, Қоршаған ортаны қорғау
- Экономика
- Экономикалық география
- Электротехника
- Қазақстан тарихы
- Қаржы
- Құрылыс
- Құқық, Криминалистика
- Әдебиет
- Өнер, музыка
- Өнеркәсіп, Өндіріс
Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор #1 болып табылады.
Ақпарат
Қосымша
Email: info@stud.kz