Разработка учебного материала для проектирования систем мобильной связи

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Бақшабай Ж. Р

Разработка учебного материала для проектирования систем

мобильной связи

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Алматы 2019

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АО «МЕЖДУНАРОДНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ»

КАФЕДРА «РАДИОТЕХНИКА ЭЛЕКТРОНИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ»

Допущен к защите

Заведующий кафедрой

PhD, ассист. профессор Е. А. Дайнеко

«» 2019 г.

ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ

Разработка учебного материала для проектирования систем мобильной связи

Разработка учебного материала для проектирования сети LTE

по специальности 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Алматы 2019

АО «Международный Университет Информационных Технологий»

Факультет Информационных Технологий

Кафедра «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Специальность 5B071900 - «Радиотехника, электроника и телекоммуникации»

Задание на дипломный проект

Бақшабай Жалғас Ринатұлы

Тема проекта: «Разработка учебного материала для проектирования систем мобильной связи»

Утверждено приказом №41/1-с МУИТ от «28» ноября 2018 г.

Срок сдачи студентом законченного проекта «20» мая 2019 г.

Исходные данные к проекту: мощность передатчика - 20 Вт, коэффициент усиления антенны - 7дБи, потери в АФУ - 0, 01 дБ на 1 метр, высота подвеса антенны h1 = 30 м, высота приемной антенны h2=1. 5 м, частота f = 1880-2100 МГц (УВЧ диапазон) и тд.

Содержание расчетно - пояснительной записки перечень подлежащих разработке вопросoв:

Глава 1 Обзор и анализ универсальной системы подвижной связи

Глава 2 Исследование особенности построения сети LTE

Глава 3 Планирование зоны обслуживания пропускной способности радиосистемы LTE.

Глава 4 Экономическое обоснование дипломного проекта

Глава 5 Охрана труда и промышленная экология

Лазерный CD диск с текстом дипломного проекта и приложениями:

1. Пояснительная записка к дипломному проектированию.

2. Презентация.

Консультанты по проекту, с указанием относящихся к ним разделов проекта

Дата выдачи задания «3» декабря 2018 г

Руководительсениор-лектор, А. ЕКулакаева

(подпись)

Задание принял к исполнениюБ. Ж. Ринатұлы

(подпись)

Календарный план выполнения дипломного проекта

Студент группа курс __

Международный Университет Информационных Технологий

(Ф. И. О)

Тема:

(тема дипломного проекта)

РуководительА. Е. Кулакаева

(подпись)

Задание принял к исполнениюБ. Ж. Ринатұлы

(подпись)

Дата выдачи задания « 3 » декабря 2018

АҢДАТПА

Бұл дипломдық жобада LTE әмбебап мобильді байланыс жүйесін қарасыру және оқып-үйрену мақсатында WEB-сайт әзірленді. Сайт бірінші кезекте студенттерді мобильді байланыс саласында теориялық және практикалық материалдарымен қамтамасыз ету үшін әзірленген. Дипломдық жобада LTE желісін зерттеу барысында студенттер бул желінің архитектурасын, құрылғының тиімді тиімді таралу қуатын және қабылдағыш құрылғының кіріс қуатын есептеп талдау жүргізеді.

Сондай-ақ Халықаралық электрбайланыс одағының сигналдардың бос кеңістіктегі таралуларын мынандай негіздемелерге МСЭ-Р 525 және МСЭ 1546 сүйене отыра есептейді.

Жобаның төртінші тарауында экономикалық тиімділік негіздемесі мен жобаның нәтижелігі қарастырылады. Және де SWOT-талдаулар, негізгі кедергілер мен тәуекелдердер жасалынады.

Бесінші тарауда кеңсе жағдайындағы жұмыс жасауға арналған еңбек қауіпсіздігі қарастырылады. Жұмыс орнында зиянды өндірістік факторларға талдау жүргізілді, жұмыс уақытында және авариялық жағдайларда қауіпсіздік техникасы бойынша іс-шаралар туралы сипатталды№

Түйінді сөздер: LTE, жылжымалы байланыс, сайтты әзірлеу, зертханалық жұмыс, LTE архитектурасы, модуляция, кодтау.

АННОТАЦИЯ

В данном дипломном проекте разработан WEB сайт для теоретического проектирования универсальной системы подвижной связи LTE. Сайт в первую очередь разработан с целью обеспечения студентов теоретическим и практическим материалами в области мобильной связи. В работе студенты будут изучать архитектуру сети LTE, производить расчеты по определению эффективно-излучаемой мощности передающего устройства, мощности на входе приемника и тд. Далее на основе рекомендации Международного союза электросвязи МСЭ-Р 525 и МСЭ 1546 производились расчеты по распространению сигналов в свободном пространстве.

В четвертой главе рассматривается экономическое обоснование эффективности и результативности проекта. Проводится SWOT-анализ проекта, определяются основные барьеры и риски.

В пятой главе рассматриваются безопасность условий труда в помещении, предназначенном для работы. Проведен анализ вредных производственных факторов на рабочем месте, рассмотрены мероприятия по технике безопасности во время работы и в аварийных ситуациях.

Ключевые слова: LTE, подвижная связь, разработка сайта, лабораторная работа, архитектура LTE, модуляция, кодирование.

ABSTRACT

In this diploma project developed a WEB site for the theoretical design of a universal mobile communication system LTE. The site is primarily designed to provide students with theoretical and practical materials in the field of mobile communication. In this talk, students will study the architecture of the LTE network, make calculations to determine the effective-radiated power of the transmitting device, the power at the input of the receiver, etc. Further, based on the recommendation of the International telecommunication Union ITU-R 525 and ITU 1546, calculations were made for the propagation of signals in free space.

The fourth chapter discusses the feasibility study of the effectiveness and efficiency of the project. SWOT-analysis of the project is carried out, the main barriers and risks are determined.

The fifth chapter deals with the safety of working conditions in the room intended for work. The analysis of harmful production factors in the workplace, considered safety measures during operation and in emergency situations.

Keywords: LTE, mobile communication, site development, laboratory work, LTE architecture, modulation, coding.

ВВЕДЕНИЯ

Актуальность темы. В настоящее время осуществляется модернизация системы образования. Образование, выступая одним из приоритетов Стратегической программы «Казахстан 2030», характеризуется следующими основными тенденциями: становлением национальной модели образования, интеграцией системы образования Казахстана в мировое образовательное пространство. Модернизация структуры и содержания казахстанского образования затронула три важнейших составляющих образовательного процесса: его обеспечение техническими, кадровыми и учебно-методическими ресурсами обучения нового поколения. Все эти три составляющих рассматриваются в системной связи: изменение одной влечет или требует опережающего изменения всех других составляющих в крайне сжатые сроки, так как обновление технической и учебно-методической базы происходит в современном мире в очень быстром темпе.

В нашей стране идет интенсивное проникновение компьютерной техники, современных информационных технологий во все сферы человеческой деятельности, в том числе в образование. Происходит интенсивный процесс разработки методики применения современных информационных технологий в различных учебных предметах и в разнообразных видах учебной деятельности общеобразовательной и высшей профессиональной школы. Однако многочисленные педагогические программные средства имеют, как правило, малый размер, так как предназначены для изучения ограниченного объема учебного материала. Следует создавать мощные программы, способные охватить весь курс целиком. Для перехода от разработки локальных обучающих программ к комплексным педагогическим программным средствам имеются все предпосылки общедидактические и частнодидактические исследования, современные программные и технические средства, потребность образовательных учебных заведений. Однако до настоящего времени эти предпосылки не нашли должной теоретической разработки и практической реализации. Как нам кажется, один из оптимальных путей эффективного использования компьютера в обучении состоит в разработке целостных компьютерных учебных курсов, ориентированных на применение всех учебных сред, включая новейшие интерактивные технологии.

Цель работы. Основной целью данного дипломного проекта является разработка учебного материала для проектирования универсальной сети подвижной связи LTE.

Задачи работы. Для достижения поставленной цели будут решены и поставлены следующие задачи:

- разработка сайта для проектирования универсальной сети подвижной связи LTE;

- расчет основных характеристик LTE;

- расчет чистой прибыли от проекта и инвестиционный анализ;

- расчет освещенности и разные излучения.

1. Обзор и анализ существующих систем LTE

Анализ построения сети LTE

По мере роста пользователей мобильного интернета и постоянно возрастающей потребности иметь возможность мобильного широкополосного доступа (ШПД) не только в домашних условиях или на рабочем месте, а в любой точке нахождения современного пользователя интернета, мобильный ШПД становится с каждым днем, более распространенным. Развитие беспроводной связи сопровождается непрерывной сменой технологий, основой которых являются стандарты сотовой связи двух направлений - GSM и CDMA

Объем пакетных данных в сетях сотовой связи 2G/3G превышает объем голосового трафика, что связано с внедрением технологий следующего поколения .

Наиболее перспективной технологией в плане удовлетворения потребителей мобильным ШПД и решения представленных задач является технология LTE.

3GPP Long Term Evolution (LTE) - название технологии мобильной передачи данных. Проект 3GPP является стандартом по совершенствованию технологий CDMA, UMTS для удовлетворения будущих потребностей в скорости передачи данных. Стандарт 3GPP LTE, под которым чаще всего имеется в виду его релиз 9 и более ранние, формально, не является стандартом беспроводной связи 4G, однако стандарт LTE-Advanced, под которым понимается релиз 10 и более поздние релизы стандарта LTE, утвержден Международным Союзом.

LTE поддерживает различные полосы канала: 1. 4МГц, 3МГц, 5МГц, 10МГц, 15МГц, 20МГц. Но выбор полосы будет зависеть от частот, на которых работает оператор, требований к обслуживанию, географического местонахождения, возможностей eNodeB и UE, схемы повторного использования частот и т. д.

LTE - технология, которая отвечает ключевым требованиям, предъявляемым к системам 4G. Переход действующих технологий 2G/3G к технологиям нового поколения возможен не скачком, а только путем последовательного развития в направлении LTE с условием совместного использования действующих аппаратных платформ, т. е. межсетевым взаимодействием сетей GSM, WCDMA/HSPA, TD-SCDMA и CDMA.

Исходя из рассматриваемой модели, существует несколько возможных подходов к построению сети LTE:

1. При планировании сети «с нуля». Сеть разворачивается в новом районе без какой-либо опоры на действующие сети (2G, 3G) . Такие сети иногда называют stand alone (отдельно стоящие) . В Украине в силу ее большой территории такой подход не целесообразный.
2. Сеть LTE строится постепенно, с максимальным использованием уже имеющихся сетей 2G/3G (путем модернизации) :

- В этом случае целесообразно первые базовые станции LTE ставить там, где сеть 3G/2G не справляется с обслуживанием трафика и решать проблему не покрытия, а, прежде всего, наращивания емкости (пропускной способности) сети;

- Постепенно таких хот-спотов становится больше, пока они не заместят в крупных городах и в ряде других мест покрытие 3G/2G. Для клиента должно выглядеть так, что если он выходит из зоны покрытия LTE, его устройство все еще имеет возможность оставаться онлайн за счет сетей3G/2G. Такой подход в мире демонстрирует, например, TeliaSonera (Норвегия) .

3. Сеть LTE строится с использованием инфраструктуры имеющейся сети 3G за счет замены базовых станций 3G/HSPA (или программного обеспечения в них) на LTE и соответствующим усилением транспортной инфраструктуры (путем модернизации) . Это дорогостоящее решение, требующее немалых одномоментных инвестиций.
4. Создается единый на всю страну оператор LTE. Он может создаваться по 1 или 3 подходу, если есть такая возможность и финансирование. Всем остальным существующим операторам обеспечивается возможность продажи услуг этого «транспортного оператора». Здесь есть ряд минусов:

-не готово законодательство;

-не задействован механизм конкуренции, а значит, себестоимость проекта и цены на его услуги могут оказаться слишком высокими;

-нет стимулов к развитию.

5. Совместное строительство сетей LTE несколькими операторами.

Государство выдает лицензии и частоты с условием, что каждая такая лицензия или некоторые из них предназначены для совместного использования двумя или большим числом операторов. Такие примеры есть за рубежом. Например, выданы «сдвоенные» лицензии в Польше (совместное предприятие операторов PTK (Orange) и P4 (Play), в Швеции (совместное предприятие операторов Tele2 Sweden и Telenor) и др .

Наиболее подходящим для Украины являются подходы 2 или 3. Для начала можно наращивать емкость сети, до того времени пока базовые станции LTE не заместят в крупных городах и в ряде других мест покрытие 3G/2G. Этот подход потребует меньшие денежные затраты, но более длителен по времени. Если же позволяет финансирование, то целесообразнее будет подход 3, тоесть, замена базовых станций 3G/HSPA на LTE или программного обеспечения в них.

1. 1 Анализ современного состояния LTE в Казахстане

Использование низких частот дает возможность расширить покрытие и обеспечить устойчивость связи внутри сооружений, что крайне актуально в любом регионе Казахстана. В настоящее время LTE - это одна из самых высокоскоростных технологий мобильного доступа. Ее скорости позволяют предоставлять современные услуги связи в высоком цифровом качестве.

В Казахстане возможности сети LTE впервые были протестированы в 2010 году. Первым в апреле 2010 года сеть LTE протестировал Beeline.

В результате тестирования сети LTE в центральной части города Алматы, данные передавались со скоростью до 60 Мбит/с при передаче информации к абоненту и до 15 Мбит/с - от абонента.

В июле 2010 года в городе Астанa, тестирование провел Kcell.

В марте 2016 года завершилась монополия Алтел на LTE в Казахстане. О запуске сети LTE заявила Tele2, KCell и Beeline приступили к тестовой эксплуатации пилотных зон LTE. KCell уже 2016 года обеспечил до 32% населенной территории страны покрытием LTE.

К сентябрю 2012 года сети LTE в коммерческую эксплуатацию запустили 96 операторов в 46 странах мира.

На сегодняшний день в мире объявлено о запуске в коммерческую эксплуатацию 494 сетей LTE в 162 странах, а прогноз GSA на конец 2016 года - более 550 сетей LTE в коммерческой эксплуатации.

На конец марта число подключений к сетям LTE в мире по примерной оценке превысило 1, 123 млрд.

1. 2 Обзор основных технических параметров технологии LTE

Использование сети четвёртого поколения LTE дает возможность достигнуть скорости передачи данных до 100 Мбит/с. Это обеспечивает работу качественно новых сервисов, которые в предыдущих поколениях оборудования были недоступных в сетях. Для бизнеса это, прежде всего, качественные видеоконференции на больших офисных экранах, участники которых могут находиться в разных городах или передвигаться в автомобиле. Для частных пользователей становится доступным участие в многопользовательских онлайн играх, загружать фото, аудио и видеоконтента в большом объеме за считанные секунды, просмотр фильмов по запросу в HD разрешении и многое другое.

В рамках государственных проектов технология LTE позволяет широко внедрять электронное образование в высших и средних учебных заведениях, проекты в здравоохранение, транспорт и логистику.

3GPP LTE-SAE - долгосрочная перспектива эволюции системной архитектуры (Long Term Evolution - System Architecture Evolution) - так называется новая технология для беспроводной передачи данных. Проект 3GPP создавался как стандарт для усовершенствования и модернизации технологий CDMA, UMTS для удовлетворения всё больших потребностей в скорости и объёмах передачи данных.

Протокол 3GPP LTE, или, еще конкретнее, его релиз 9 и еще более ранние версии, не является абсолютным стандартом беспроводной связи 4G. Но стандарт LTE Advanced, которым принято считать релиз 10 и следующие релизы стандарта LTE, считается стандартом беспроводных сетей, утвержденным Международным Союзом Электросвязи. Это связано с тем, что LTE Advanced отвечает всем требованиям беспроводной связи четвертого поколения и включен в IMT-Advanced. Но на данный момент, большинство используемых сетей LTE соответствуют релизу 8 или 9.

В перспективе модернизация LTE Advanced может повысить эффективность, снизить издержки, расширить и усовершенствовать спектр уже оказываемых услуг, и существовать совместно (интегрироваться) с действующими протоколами. Теоретически скорость передачи согласно стандарту 3GPP LTE достигает 326, 4 Мбит/с (демонстрационно 1 Гбит/с на оборудовании, используемом в коммерческих целях) при приёме данных (download), и 172, 8 Мбит/с при передаче (upload) . Но в международном стандарте фигурируют данные - 173 Мбит/с на приём и 58 Мбит/с - на передачу.

Преимуществами новой технологии являются:

- возможность обмениваться не только большими видео и звуковыми файлами, но и потоковым видео;

-высокая пропускная способность канала связи 4G - 1 Гбит/с при статичном состоянии абонента;

... продолжение

Дистанционное образование: история, становление и развитие в глобальном масштабе и Казахстане

Критерии Развития Мышления и Творческих Способностей у Детей Дошкольного Возраста

Структура и функциональность мобильного приложения для планирования дня и хранения контактов

Исследование программ автоматизированного проектирования, моделирования и анализа компьютерных сетей, разработка локальной сети, описывающей применение беспроводных стандартов построения сетей, разработка проекта сети на примере стандарта DECT

Анализ состояния системы образования (на примере школ г. Усть-Каменогорска)

Архитектура и преимущества операционной системы Android

Ақылды қаланы (Smart cities) жүзеге асыруға сымсыз технологияларды пайдалану

Важность маркетинговых исследований в сфере услуг мобильной связи

Моделирование радиоканалов сотовой связи: критерии качества и пути повышения

Новые направления в инновационных образовательных технологиях

• Информатика
• Банковское дело
• Оценка бизнеса
• Бухгалтерское дело
• Валеология
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Религия
• Общая история
• Журналистика
• Таможенное дело
• История Казахстана
• Финансы
• Законодательство и Право, Криминалистика
• Маркетинг
• Культурология
• Медицина
• Менеджмент
• Нефть, Газ
• Искуство, музыка
• Педагогика
• Психология
• Страхование
• Налоги
• Политология
• Сертификация, стандартизация
• Социология, Демография
• Статистика
• Туризм
• Физика
• Философия
• Химия
• Делопроизводсто
• Экология, Охрана природы, Природопользование
• Экономика
• Литература
• Биология
• Мясо, молочно, вино-водочные продукты
• Земельный кадастр, Недвижимость
• Математика, Геометрия
• Государственное управление
• Архивное дело
• Полиграфия
• Горное дело
• Языковедение, Филология
• Исторические личности
• Автоматизация, Техника
• Экономическая география
• Международные отношения
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности), Защита труда