Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών

Transcript

1 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ: Τηλεπικοινωνιών και Τεχνολογίας Πληροφορίας ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΣΥΡΜΑΤΟΥ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Διπλωματική Εργασία του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Πατρών ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥ ΠΑΠΑΙΩΑΝΝΟΥ του ΚΟΣΜΑ Αριθμός Μητρώου: 6606 Θέμα ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΥΨΕΛΟΕΙΔΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ (CELL PLANNING) ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΚΕΝΤΡΩΝ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΤΡΙΤΗΣ ΓΕΝΝΙΑΣ Επιβλέπων ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Σ. ΚΩΤΣΟΠΟΥΛΟΣ Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Πάτρα, ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ

2 ΠΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ Πιστοποιείται ότι η Διπλωματική Εργασία με θέμα ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΥΨΕΛΟΕΙΔΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ (CELL PLANNING) ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΚΕΝΤΡΩΝ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΤΡΙΤΗΣ ΓΕΝΝΙΑΣ Του φοιτητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥ ΠΑΠΑΙΩΑΝΝΟΥ του ΚΟΣΜΑ Αριθμός Μητρώου: 6606 Παρουσιάστηκε δημόσια και εξετάστηκε στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών στις.../../ Ο Επιβλέπων ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Σ. ΚΩΤΣΟΠΟΥΛΟΣ Διευθυντής του Τομέα ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Ν. ΦΑΚΩΤΑΚΗΣ 2

3 Αριθμός Διπλωματικής Εργασίας: Θέμα: ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΚΥΨΕΛΟΕΙΔΗ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ (CELL PLANNING) ΨΗΦΙΑΚΩΝ ΑΣΥΡΜΑΤΩΝ ΚΕΝΤΡΩΝ ΔΕΥΤΕΡΗΣ ΚΑΙ ΤΡΙΤΗΣ ΓΕΝΝΙΑΣ Φοιτητής: ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΣ ΠΑΠΑΙΩΑΝΝΟΥ Επιβλέπων: ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ Σ. ΚΩΤΣΟΠΟΥΛΟΣ Περίληψη Σε αυτή την εργασία πρώτα από όλα αναλύουμε τις βασικές έννοιες και αρχές μιας κυψελοειδούς σχεδίασης,καθώς και σημαντικές λειτουργίες που εκτελούνται σε ένα κυψελωτό σύστημα. Επίσης παρουσιάζουμε βασικές αρχές της μοντελοποίησης ενός ασύρματου καναλιού. Δίνουμε μεγάλη έμφαση σε όλα τα παραπάνω,για να μπορέσει ο αναγνώστης να κατανοήσει τη λογική με την οποία στη συνέχεια κατασκευάζουμε τους αλγόριθμους,που βοηθάνε στον κυψελοειδή σχεδιασμό ψηφιακών ασύρματων κέντρων δεύτερης και τρίτης γενιάς. Αφού αναλύσουμε τον τρόπο υλοποίησης των αλγορίθμων,στη συνέχεια τους χρησιμοποιούμε για τον κυψελοειδή σχεδιασμό του δήμου Πατρέων χρησιμοποιώντας την τεχνολογία gsm για να κατανοήσουμε καλύτερα τη λειτουργία τους. Στην ουσία δηλαδή αφού έχουμε κατασκευάσει τους αλγόριθμούς μας,οι οποίοι μπορούν αναλόγως των παραμέτρων που θα τους βάλουμε να χρησιμοποιηθούν για δίκτυα δεύτερης και τρίτης γενιάς, τους βάζουμε τις παραμέτρους του gsm και εκτελούμε μία προσομοίωση για την περιοχή του δήμου Πατρέων. Για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε τις παραμέτρους του gsm αφιερώνουμε μία ενότητα στην περιγραφή της αρχιτεκτονικής του. Συνεπώς στο τέλος της εργασίας ο αναγνώστης είναι σε θέση να κατανοήσει πλήρως την διαδικασία,που πρέπει κάποιος να εξακολουθήσει για να υλοποιήσει μια κυψελοειδής σχεδίαση σε οποιαδήποτε γεωγραφική περιοχή,χρησιμοποιώντας οποιαδήποτε τεχνολογία 2 ης και 3 ης γενιάς,με τη βοήθεια των αλγορίθμων που κατασκευάσαμε. 3

4 Περιεχόμενα 1.ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΕΟ: «Αρχές κυψελοειδούς σχεδιασμού» 2.1 Εισαγωγή Βασική ιδέα της κυψελοειδής κάλυψης Μορφή κυψελών και μέγεθος Βασικές διαδικασίες και βασικές έννοιες των κυψελοειδών συστημάτων Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων Παρεμβολή ενδοδιαμόρφωσης Ομοκαναλική παρεμβολή Παρεμβολή γειτονικού καναλιού Διαίρεση κυττάρων Μεταπομπή (handover) Πιθανότητα μπλοκαρίσματος κλήσης(blocking probability) Επίπεδο ραδιοδικτύου Κεραιοσύστημα Πομποί και δέκτες Φίλτρα (combiners) Βήματα σχεδιασμού Διαχείρηση ραδιοπόρων Quality of service Αριθμός συνδρομητών Blocking probability Διαχείριση συχνοτήτων Απαλλαγή από ομοκαναλικές παρεμβολές Απαλλαγή από παρεμβολές γειτονικού καναλιού Απαλλαγή από παρεμβολές ενδοδιαμόρφωσης Προσδιορισμός του αριθμοί των συστάδων και των κυψελών που θα χρησιμοποιηθούν Προσδιορισμός του αριθμού των πομποδεκτών και των φίλτρων κάθε Κυψέλης Συμπεράσματα

5 3. ΚΕΦΑΛΑΙΟ: «Αρχιτεκτονική και τεχνικά χαρακτηριστικά του δικτύου gsm» 3.1 Εισαγωγή Mobile Station (MS) Σύστημα σταθμού βάσης (BSS) Βάση Transceiver Station (BTS) Ελεγκτής σταθμού βάσης (BSC) Το Δίκτυο μεταγωγής SS Ψηφιακό κέντρο μεταγωγής (MSC) Οικιακή βάση δεδομένων HLR Βάση δεδομένων επισκεπτών Κέντρο πιστοποίηση ΑuC Βάση δεδομένων καταχώρησης ταυτότητας εξοπλισμού EIR International Mobile station Equipment Identity (IMEI) Η λειτουργία της EIR Πύλη GMSC Ραδιοσυχνότητες του gsm Μεταπομπή στο gsm (handover) Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ: «Αρχές μοντελοποίησης ασύρματου καναλιού» 4.1 Εισαγωγή Ασύρματη τηλεπικοινωνία Προβλήματα κατά την ασύρματη διάδοση Απώλειες διαδρομής Απώλειες σκίασης Διαλείψεις Διαλείψεις μεγάλης κλίμακας Διαλείψεις μικρής κλίμακας Βασικές έννοιες για την ασύρματη διάδοση Ζώνες Fresnel Πολυόδευση Υπολογισμός ισχύς εκπομπής ΕRP ενεργό ακτινοβολούμενη ισχύς Μοντέλα διαλείψεων Διαλείψεις κατά Rayleigh

6 4.5.2 Διαλείψεις κατά Rice Μοντέλο διαλείψεων κατά Nakagami Μοντέλα κατανομής απωλειών Μοντέλο ελεύθερου χώρου (free space) Μοντέλο log-distance Μοντέλο Okumura Μοντέλο Hata Μοντέλο Ηata-Urban Μοντέλο Hata-Suburban Μοντέλο Ray-Tracing Μοντέλο Egli Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ: «Αποτύπωση γεωγραφικής περιοχής ενεργού κάλυψης και σενάριο πειραματικών μετρήσεων για αποτύπωση.» 5.1Εισαγωγή Αποτύπωση της γεωγραφικής περιοχής ενεργού κάλυψης Χαρακτηριστικά δικτύου gsm Συνδρομητικό φορτίο κίνησης Εξοπλισμός ραδιοκάλυψης Κέρδος κεραίας λήψης και εκπομπής Είδος ομοαξονικού καλωδίου που θα χρησιμοποιήσουμε Combiner Κατώφλι ευαισθησίας συσκευής GSM Όριο ισχύς εκπομπής Μοντέλα απωλειών Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ: «Υλοποίηση αλγορίθμου κυψελοειδούς σχεδιασμού» 6.1 Εισαγωγή Αλγόριθμος υπολογισμού των απαιτούμενων καναλιών Πρώτος τρόπος υλοποίησης Δεύτερος τρόπος υλοποίησης Τρίτος τρόπος υλοποίησης Αλγόριθμος προσδιορισμού συχνοτήτων ανά κυψέλη Υλοποίηση του αλγορίθμου Επέκταση του αλγορίθμου Αλγόριθμος προσδιορισμού ισχύος εκπομπής Περιγραφή του αλγορίθμου

7 6.4.2 Κώδικας σε Matlab Συμπεράσματα ΚΕΦΑΛΑΙΟ: «Αποτελέσματα προσομοίωσης.» 7.1 Εισαγωγή Ορεινή ζώνη Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Ορεινοί Οικισμοί Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Κέντρο της Πάτρας Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Ρίο Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Μεσσάτιδα Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Παραλία Πατρών Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Βραχνέικα Χαρακτηριστικά περιοχής Χαρακτηριστικά κυψελών

8 7.8.3 Αποτελέσματα αλγορίθμων Αποτύπωση κυψελών Προσδιορισμός Ραδιοεξοπλισμού Συμπεράσματα ΓΕΝΙΚΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

9 1. Εισαγωγή Στο δεύτερο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τις αρχές του κυψελοειδούς σχεδιασμού και βασικές λειτουργίες των κυψελοειδών συστημάτων,με σκοπό στη συνέχεια την αποτύπωση των βημάτων, που πρέπει να ακολουθηθούν για την υλοποίηση ενός σχεδιασμού σε μία συγκεκριμένη γεωγραφική περιοχή. Συγκεκριμένα αναλύουμε βασικές ιδέες,όπως η κυτταρική διάσπαση, η επαναχρησιμοποίηση των συχνοτήτων και το blocking probability και λειτουργίες όπως η μεταπομπή και η λειτουργία των κεραιοσυστημάτων σε ένα κυψελοειδές δίκτυο. Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφουμε την αρχιτεκτονική του gsm,αναλύοντας ξεχωριστά κάθε δομικό του στοιχείο. Επίσης καταγράφουμε τις ραδιοσυχνότητες του gsm και αναλύουμε τα κανάλια σηματοδοσίας του και στη συνέχεια περιγράφουμε τον τρόπο με τον οποίο λαμβάνει χώρα το φαινόμενο της μεταπομπής στο δίκτυο αυτό. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσουμε δύο χωρία. Στο πρώτο καταγράφουμε βασικές θεωρητικές έννοιες, όπου περιγράφονται τα διάφορα προβλήματα διάδοσης, δίδοντας μια σύντομη περιγραφή των φυσικών φαινομένων που εμπλέκονται. Στο δεύτερο, αφού έχουν ήδη αναλυθεί τα τρία φαινόμενα τα οποία επηρεάζουν τη διάδοση του ασύρματου τηλεπικοινωνιακού σήματος, αναλύουμε τις διαλείψεις μικρής και μεγάλης κλίμακας και παραθέτουμε στατιστικά μοντέλα,τα οποία μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την περιγραφή ασύρματων καναλιών αναλόγως τις συνθήκες κάτω από τις οποίες πρέπει να υφίστανται. Στο πέμπτο κεφάλαιο αποτυπώνεται η γεωγραφική περιοχή όπου θα σχεδιάσουμε ένα κυψελοειδές δίκτυο και ταυτόχρονα δείχνουμε τον τρόπο με τον οποίο χωρίζουμε αυτή την περιοχή αναλόγως με την πληθυσμιακή της πυκνότητα. Στη συνέχεια προβάλλουμε το σενάριο των παραμετρικών μετρήσεων που έχουμε θεωρήσει σαν δεδομένες. Στο έκτο κεφάλαιο παρουσιάζουμε τους αλγόριθμους που χρησιμοποιήσαμε σαν εργαλεία για τον κυψελοειδή σχεδιασμό,για την περιοχή που αναλύσαμε στο πέμπτο κεφάλαιο και επιδεικνύουμε αναλυτικά τον τρόπο λειτουργιάς του καθενός ξεχωριστά. Οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιήσαμε υπολογίζουν την ισχύ με την οποία θα εκπέμπουμε,πόσα κανάλια θα χρησιμοποιούμε σε κάθε κυψέλη και προσδιορίζουν τις συχνότητες που θα χρησιμοποιούμε σε κάθε κυψέλη. Στο έβδομο κεφάλαιο παραθέτουμε τα αποτελέσματα της σχεδίασης που κάναμε για την περιοχή του δήμου Πατρέων. Συγκεκριμένα καταγράφουμε τα αποτελέσματα που μας έβγαλαν οι αλγόριθμοι που αναλύσαμε στο έκτο κεφάλαιο και δείξαμε γενικότερα όλη την διαδικασία που ακολουθήσαμε για την υλοποίηση αυτού του σχεδιασμού. 9

10 2. Αρχές κυψελοειδούς σχεδιασμού 2.1 Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο ξεκινάμε αναλύοντας τις βασικές έννοιες των κυψελοειδών συστημάτων και στη συνέχεια παραθέτουμε τα βήματα, που πρέπει να ακολουθήσουμε, ώστε να επιτύχουμε ένα κυψελοειδή σχεδιασμό για μία γεωγραφική περιοχή και μία συγκεκριμένη τεχνολογία δικτύου. Για την ακρίβεια στις πρώτες ενότητες του κεφαλαίου αναλύονται η ιδέα της επαναχρησιμοποίησης των συχνοτήτων καθώς και οι παράγοντες που την περιορίζουν, δηλαδή οι παρεμβολές ενδοδιαμόρφωσης, γειτονικού καναλιού και οι ομοκαναλικές. Στη συνέχεια αναλύονται βασικές λειτουργίες,που διαδραματίζονται σε ένα κυψελοειδές δίκτυο,όπως η μεταπομπή και η διαίρεση κυψελών. Επίσης παρουσιάζονται πολλές βασικές έννοιες,όπως το Blocking Probability και σε επίπεδο ραδιοδικτύου τι είναι τα φίλτρα,τι ρόλο παίζουν οι πομποδέκτες και πως είναι το κεραισύστημα που φωτίζει μία κυψέλη.όλα αυτά παρουσιάζονται με σκοπό, στη συνέχεια να κατανοήσουμε τον τρόπο σχεδιασμού ενός κυψελοειδούς δικτύου, καθώς και όλα τα βήματα που ακολουθούμε για να τον υλοποιήσουμε. 2.2 Βασική ιδέα της κυψελοειδής κάλυψης Έστω μία γεωγραφική περιοχή που πρέπει να καλυφθεί ηλεκτρομαγνητικά.αν χρησιμοποιήσουμε έναν πομποδέκτη,τότε θα πρέπει να εκπέμπει σε πολύ υψηλή στάθμη ισχύος,ενώ αν χρησιμοποιήσουμε μία ομάδα πομποδεκτών,τότε ο καθένας από αυτούς θα καλύπτει μια μικρότερη ζώνη,άρα απαιτείται μικρότερη ισχύς εκπομπής. Συνεπώς,η βασική ιδέα στην οποία βασίστηκε η κατασκευή των ραδιοδικτύων,είναι η έννοια της κυψέλης, δηλαδή η τμηματοποίηση της γεωγραφικής περιοχής,που πρόκειται να καλυφθεί ηλεκτρομαγνητικά σε μικρές ζώνες (κυψέλες),όπου υπάρχει η δυνατότητα επαναχρησιμοποίησης των ίδιων συχνοτήτων. 2.3 Μορφή κυψελών και μέγεθος Οι κυψέλες που καλύπτουν μια περιοχή είναι ομοιόμορφες μεταξύ τους και η κάθε μία εξυπηρετείται από έναν σταθμό βάσης. Αν υποθέσουμε ότι ο σταθμός βάσης έχει μία 10

11 παντοκατευθυντική κεραία και βρίσκεται στο κέντρο της κυψέλης,τότε η μορφή των κυψελών θα είναι κυκλική. Άρα όλη γεωγραφική περιοχή μπορούμε να θεωρήσουμε ότι χωρίζεται σε κύκλους ακτίνας r.ωστόσο αν παρατηρήσουμε χρησιμοποιώντας τον κύκλο σαν σχήμα τεμαχισμού, θα έχουμε περιοχές επικάλυψης. Συνεπώς είμαστε αναγκασμένοι να προσπαθήσουμε να προσεγγίσουμε τον κύκλο με κάποιο άλλο σχήμα. Αν χρησιμοποιήσουμε τρίγωνο ή τετράγωνο δε θα έχουμε επικάλυψη,αλλά δεν θα προσεγγίσουμε καλά τον κύκλο με αποτέλεσμα να χρησιμοποιήσουμε περισσότερες κυψέλες,έτσι καταλήγουμε στο εξάγωνο. Σχήμα1:Προσέγγιση του κύκλου με γεωμετρικά σχήματα Αυξάνοντας την ισχύ εκπομπής,κατά συνέπεια αυξάνεται και το μέγεθος της κυψέλης,έτσι αναλόγως το μέγεθός τους έχουμε τα εξής είδη κυψελών: Κύτταρα μέγιστης κάλυψης καλύπτουν μέχρι μερικές εκατοντάδες km και χρησιμοποιούνται κυρίως από την δορυφορική κινητή τηλεφωνία. Υπερκύτταρα καλύπτουν περισσότερο από 20 km και χρησιμοποιούνται κυρίως σε επαρχιακές περιοχές και σε μεγάλους αυτοκινητόδρομους. Μακροκύτταρα καλύπτουν περιοχές 1-20 km και χρησιμοποιούνται σε πυκνοκατοικημένες περιοχές καθώς και σε δρόμους εντός πόλεων. Πικοκυψέλες καλύπτουν μερικές εκατοντάδες μέτρα και χρησιμοποιούνται σε κτίρια που έχουν πολύ μεγάλη τηλεπικοινωνιακή κίνηση 11

12 σχήμα2: Είδη κυψελών σε σχέση με το μέγεθος 2.4Βασικές διαδικασίες και βασικές έννοιες των κυψελοειδών συστημάτων Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων και είδη παρεμβολών Τα κυψελωτά συστήματα είναι περιορισμένα από την παρεμβολή, όχι από τον θόρυβο. Η βασική αρχή λειτουργίας ενός κυψελωτού συστήματος,είναι η ιδέα της επαναχρησιμοποίησης καναλιών. Η επαναχρησιμοποίηση στην ουσία έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία ομάδων κυψελών (συστάδες) που χρησιμοποιούν κάποιες συγκεκριμένες συχνότητες. Έτσι όταν είναι να καλύψουμε μία περιοχή, θα επαναχρησιμοποιούμε μια ομάδα κυψελών,που θα έχει ένα συγκεκριμένο εύρος συχνοτήτων και μία καθορισμένη δομή. Για να μπορέσει όμως να πραγματοποιηθεί αυτή η ιδέα,θα πρέπει να ληφθούν υπόψη κάποιες παράμετροι. Γειτονικές κυψέλες χρησιμοποιούν διαφορετικές συχνότητες, για να αποφύγουμε την παρεμβολή. Σκοπός είναι να επαναχρησιμοποιήσουμε τα ίδια κανάλια σε κυψέλες, που είναι μακριά, κανάλια (TDM, FDM ή CDMA) ανά κυψέλη. Επίσης θα πρέπει να έχουμε ελεγχόμενη ισχύ εκπομπής, για περιορισμό της ισχύος του σήματος,που διαφεύγει στις γειτονικές κυψέλες. 12

13 Σχήμα3:Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων. Είδη παρεμβολών : Παρεμβολή ενδοδιαμόρφωσης. Παρεμβολή από γειτονικό κανάλι Παρεμβολή από κανάλι της ίδιας συχνότητας (ομοκαναλική παρεμβολή) Παρεμβολή ενδοδιαμόρφωσης Η παρεμβολή αυτή εμφανίζεται στα κυκλώματα εξόδου των πομπών και στα κυκλώματα εισόδου των δεκτών,των αντίστοιχων ραδιο-μονάδων του συστήματος. Αυτή η παρεμβολή, οφείλεται στην ιδιότητα που έχουν τα μη γραμμικά κυκλώματα,που όταν μέσα από αυτά διέρχονται δύο ή περισσότερα σήματα διαφορετικής συχνότητας, δημιουργούν μία παραμόρφωση (θόρυβο) στο σήμα. Η παραμόρφωση αυτή έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία των προϊόντων ενδοδιαμόρφωσης. Τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης,στην πραγματικότητα είναι θόρυβος,ο οποίος παράγεται σε άλλες συχνότητες και μπορούμε να τα προσδιορίσουμε, μέσω μαθηματικής ανάλυσης. Μέσω της μαθηματικής ανάλυσης,καταλήγουμε στο ότι εμφανίζονται προϊόντα 2ης 3ης 4ης..νης τάξης,που όσο αυξάνεται η τάξη τόσο μειώνεται η ισχύς τους. Άρα η επίδραση 13

14 τους ελαττώνεται στο σήμα της εκάστοτε συχνότητας που εμφανίζονται,όσο αυξάνεται η τάξη τους. Για το λόγο αυτό σε ένα σχεδιασμό λαμβάνουμε υπόψη μας μέχρι προϊόντα 3ης τάξης. Υπάρχουν πολλοί αλγόριθμοι όπως ο αλγόριθμος του Mifsud, που μας βοηθάει να βρούμε για κάθε τεχνολογία, σε ποιες συχνότητες θα εμφανιστούν προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης για να μπορέσουμε να τα αντιμετωπίσουμε. Λόγω του ότι δε μπορούμε να εξαλείψουμε τελείως τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης,διότι θα έπρεπε να διαγράψουμε έναν μεγάλο αριθμό συχνοτήτων, κάτι το οποίο είναι πολύ αντιοικονομικό,μέσω διάφορων τεχνικών έχουμε καταφέρει να μειώσουμε την επίδραση τους. Έτσι μπορούμε να απαλλασσόμαστε από αυτά,διαγράφοντας πολύ λίγες συχνότητες (με τον όρο διαγράφουμε εννοούμε ότι δεν χρησιμοποιούμε τις αντίστοιχες συχνότητες) Ομοκαναλική παρεμβολή Για να μπορέσουμε να κάνουμε επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων στις κυψέλες, θα πρέπει να εξασφαλίσουμε μία απόσταση r μεταξύ των κυψελών, έτσι ώστε να μην παρεμβάλλεται το σήμα της μιας στο σήμα της άλλης,όταν τα δύο σήματα εκπέμπονται στην ίδια συχνότητα. Αυτή η απόσταση r ορίζεται από τον τύπο: D/R>(3N)^1/2 ( ) D είναι η απόσταση των κυψελών αν θεωρήσουμε ότι οι κυψέλες έχουν την κεραία στο κέντρο τους και είναι παντοκατευθυντική. R είναι η ακτίνα κάθε κυψέλης. N είναι ο αριθμός των κυττάρων ανά συστάδα, δηλαδή ο αριθμός των κυψελών, που έχει η κάθε ομάδα κυψελών που επαναχρησιμοποιείται. Με τη βοήθεια αυτού του τύπου μπορούμε να προσδιορίσουμε την απόσταση, που πρέπει να έχουν τα κέντρα δύο διαδοχικών συγκαναλικών κυττάρων, ως συνάρτηση της ακτίνας του κυττάρου για κάθε τεχνολογία. 14

15 Σχήμα4: Ομοκαναλική παρεμβολή Παρεμβολή γειτονικού καναλιού Η παρεμβολή γειτονικού καναλιού διεκπεραιώνεται, όταν μέσα σε μία κυψέλη δύο ή περισσότερα κανάλια παρεμβάλλονται το ένα στο άλλο. Αυτό είναι πιο σύνηθες φαινόμενο,όταν αυτά τα κανάλια σχηματίζονται σε κοντινές συχνότητες. Όσο πιο κοντινές είναι οι συχνότητες,τόσο πιο εύκολο είναι να παρατηρήσουμε αυτό το φαινόμενο γιατί οι combiners που θα διασπάνε τις συχνότητες,λόγω ατελειών που μπορεί να έχουν,μπορεί να εκπέμψουν πληροφορία στην συχνότητα του άλλου καναλιού. Για να γίνει πιο κατανοητό αυτό παραθέτουμε το εξής παράδειγμα: Έστω ότι έχουμε εκπομπή του καναλιού ch1 στα 800hz και του ch2 στα 800.2hz Ο combiner θα πρέπει να ξεχωρίζει αυτές τις συχνότητες και η κεραία αντίστοιχα να εκπέμπει και να δέχεται στη συχνότητα 800Hz την πληροφορία του καναλιού1 και στη συχνότητα του καναλιού2 αντίστοιχα. Όμως λόγω του ότι δεν είναι εύκολο να μπορέσουμε να έχουμε τόσο μεγάλη ακρίβεια στον διαχωρισμό συχνοτήτων μέσω του combiner,λόγω ατελειών του δευτέρου, είναι πολύ πιθανό να υπάρξει παρεμβολή του ενός καναλιού στο άλλο,δηλαδή για το κανάλι1 να εκπέμπεται πληροφορία στη συχνότητα 800,2 με αποτέλεσμα να δημιουργείται θόρυβος στο κανάλι2 αλλά και στο κνάλι1 για τη συγκεκριμένη πληροφορία. 15

16 Σχήμα5: Παρεμβολή γειτονικού καναλιού & Παράδειγμα Ο τρόπος αντιμετώπισης αυτού του προβλήματος είναι η χρήση συχνοτήτων που έχουν μεγάλη διαφορά μεταξύ τους μέσα στην ίδια κυψέλη,καθώς και σε γειτονικές Διαίρεση κυττάρων Η χωρητικότητα μίας περιοχής σε κανάλια μπορεί να αυξηθεί με διαίρεση των κυττάρων. Η διαίρεση των κυττάρων είναι η υποδιαίρεση του κυττάρου σε μικρότερα κύτταρα. Αυτό αυξάνει τον αριθμό των φορών επαναχρησιμοποίησης των καναλιών. Δηλαδή μία μείωση της ακτίνας στο ½,αυξάνει τον αριθμό των κυττάρων 4 φορές (υποδιαίρεση σε 4 κύτταρα). Για να μην διαταραχθεί η ισορροπία του συστήματος και για να διατηρηθεί η τιμή του λόγου σήματος προς παρεμβολή, πρέπει να ελαττωθεί η ισχύς εκπομπής. Σχήμα6: Υποδιαίρεση κυττάρων 16

17 Στην πραγματικότητα η διάσπαση κυττάρων μπορεί να γίνει και για συγκεκριμένες περιστάσεις όπως παραδείγματος χάρη συναυλίες,εκδηλώσεις και γενικότερα περιπτώσεις, στις οποίες έχουμε μεγάλη αύξηση του φορτίου κίνησης. Η διάσπαση αυτή επιτυγχάνεται με τη χρήση μη σταθερών κεραιών όπως π.χ. κεραίες πάνω σε φορτηγάκια,που όταν υπάρχει ανάγκη πάνε και τοποθετούνται σε συγκεκριμένα σημεία,έτσι ώστε να επιτυγχάνεται η ορθή διάσπαση του ήδη υπάρχοντος κυττάρου και κατά συνέπεια αύξηση της χωρητικότητας της περιοχής σε κανάλια Μεταπομπή (handover) Έχουμε δύο είδη μεταπομπής : Στα σημεία τομής των κυττάρων παρατηρούμε το φαινόμενο της μεταπομπής. Μέσω της σηματοδοσίας το σύστημα συνέχεια μετράει τη στάθμη του σήματος,στην περίπτωση που η στάθμη του σήματος πέσει κάτω από ένα όριο, όταν πάει ένας τερματικός να αλλάξει κύτταρο,τότε το σύστημα ετοιμάζεται να του δώσει σήμα από την κεραία του άλλου κυττάρου(του κυττάρου που εισέρχεται). Δηλαδή η διατήρηση της σηματοδοσίας κατά την αλλαγή κυψέλης είναι απόρροια της μεταπομπής. Υπάρχει και η intracell handover,η οποία στην ουσία λαμβάνει δράση στο εσωτερικό της ίδιας κυψέλης. Όταν εμφανίζεται κάποιο σφάλμα στη γραμμή, που συνδέει τον τερματικό σταθμό με τη βάση και η στάθμη του σήματος δεν είναι πλέον αποδεκτή,τότε το σύστημα παραχωρεί ένα νέο κανάλι σηματοδοσίας σε άλλη συχνότητα. Σχήμα6: Μεταπομπή & κατώφλι μεταπομπής 17

18 Στην περίπτωση που ένας τερματικός κινείται στα σύνορα δύο κυττάρων,τότε επειδή η στάθμη δεν είναι σταθερή και παίζει,θα παίρνει σήμα πότε από το σταθμό της μίας και πότε από της άλλης. Σε αυτή την περίπτωση θα καταπονείται το σύστημα, και αυτή η καταπόνηση ονομάζεται ping-pong. Σχήμα7:διαδικασία Ping-pong Πιθανότητα μπλοκαρίσματος κλήσης(blocking probability) Στην ουσία το blocking probability είναι η πιθανότητα να πραγματοποιήσει μία κλήση ένας τερματικός,αλλά το σύστημα να μην του παραχωρήσει ένα κανάλι σηματοδοσίας,διότι είναι όλα κατειλημμένα. Δηλαδή όταν λέμε ότι έχουμε 3% blocking probability,σημαίνει ότι στις 100 κλήσεις οι 3 θα αποτύχουν. Αυτή η έννοια είναι πολύ βασική για τον κυψελοειδή σχεδιασμό,διότι μέσω αυτής της παραμέτρου προσδιορίζουμε πόσους συνδρομητές πρέπει να εξυπηρετήσουμε και κατά συνέπεια πόσα κανάλια πρέπει να χρησιμοποιήσουμε σε μία συγκεκριμένη περιοχή. Το b.p. Το υπολογίζουμε με πάρα πολλές μεθόδους αλλά η πιο εύχρηστη είναι μέσω του τύπου erlang-b 18

19 (2.4.4) όπου Ε είναι το φορτίο κίνησης και m ο αριθμός των εξυπηρετητών. Από αυτόν τον τύπο προκύπτει ένας πίνακας ο οποίος μας διευκολύνει στη χρήση του. Αυτός ο πίνακας φαίνεται παρακάτω πίνακας1:erlang-b όπου n ο αριθμός των συνδρομητών και η πρώτη σειρά το b.p. Και τα υπόλοιπα στοιχεία είναι το φορτίο κίνησης σε erlang. Το φορτίο κίνησης είναι η συνολική διάρκεια όλων των κλήσεων εντός ενός χρονικού διαστήματος που λαμβάνεται ως μονάδα. Έτσι αν θέλουμε να δούμε πόσα κανάλια χρειαζόμαστε π.χ. Όταν έχουμε b.p. 0.02% και συνδρομητικό φορτίο 2.93 erlang πάμε στον πίνακα και βλέπουμε n=7,έτσι ξεκινάμε το σχεδιασμό γνωρίζοντας ότι θέλουμε 7 κανάλια Επίπεδο ραδιοδικτύου Το επίπεδο ραδιοδικτύου περιλαμβάνει τις εξής κατηγορίες: την κεραία τα φίλτρα (combiners) τους πομπούς και τους δέκτες 19

20 Κεραιοσύστημα Στις κυψέλες όπως είδαμε και πιο πάνω θεωρούμε ότι η κεραία βρίσκεται στο κέντρο της κυψέλης και είναι παντοκατευθηντική,χάριν ευκολίας των υπολογισμών των παραμέτρων. Στη πραγματικότητα όμως η κεραία βρίσκεται στην άκρη της κυψέλης και μάλιστα είναι κατευθυντική. Στην ουσία τοποθετείται μία κεραία ανά τρεις κυψέλες,δηλαδή τοποθετούνται 3 δίπολα με ανακλαστήρα στην γωνία,που ενώνονται οι τρεις κυψέλες και αντίστοιχα το κάθε δίπολο φωτίζει την αντίστοιχη κυψέλη. Οι ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται για να μετατραπούν τα δίπολα σε κατευθυντικές κεραίες και για να μην έχουμε παρεμβολές γειτονικών κυψελών. Σχήμα8:Θέση κεραίας στις κυψέλες & Κεραία Πομποί και δέκτες Έχουμε τόσους πομπούς και δέκτες, όσες είναι και οι συχνότητες,που έχουμε εκπομπή και λήψη αντίστοιχα. Οι πομποί και οι δέκτες συνδέονται με την κεραία και τα φίλτρα,μέσω ομοαξονικού καλωδίου. Οι δέκτες είναι αυτοί που λαμβάνουν το σήμα,ενώ οι πομποί είναι αυτοί που το στέλνουν. Λόγω του ότι από την κεραία φεύγει ένα ομοαξονικό καλώδιο,στην περίπτωση λήψης θα πρέπει να παρεμβάλλεται ένα σύστημα από combiners μεταξύ της κεραίας και των δεκτών, που θα διασπάει το σήμα και θα το μοιράζει στους αντίστοιχους δέκτες. Αντίστοιχα για την αποστολή θα παρεμβάλλεται ένα σύστημα,το οποίο θα ενοποιεί τα σήματα και το προϊόν της ενοποίησης θα το στέλνει στην κεραία. 20

21 Φίλτρα (combiners) Όπως είδαμε και στην προηγούμενη παράγραφο, τα φίλτρα τα χρησιμοποιούμε για να ενώσουμε σήματα και να τα διασπάσουμε. Στο εμπόριο υπάρχουν κυρίως δύο είδη φίλτρων, δύο εισόδων και μίας εξόδου και τριών εισόδων μίας εξόδου. Ο λόγος που δε χρησιμοποιείται ένα φίλτρο για όλες τις συχνότητες,δηλαδή που να έχει όσες εισόδους χρειαζόμαστε κάθε φορά,είναι ότι θα εμφανιζόταν μεγάλη εξασθένηση του σήματος και θα υπήρχε πιθανότητα παραμόρφωσης. Έτσι αν θέλουμε παραδείγματος χάρη να παραχωρήσουμε σε μία κυψέλη κανάλια σηματοδοσίας τεσσάρων συχνοτήτων τότε θα χρησιμοποιήσουμε τρεις combiners και τέσσερεις δέκτες αν έχουμε λήψη ή τέσσερις πομπούς αν έχουμε αποστολή. Σχήμα9: Σύστημα φίλτρων στην περίπτωση εκπομπής. 21

22 2.5 Βήματα σχεδιασμού Αν θελήσουμε να καλύψουμε μία περιοχή με κυψέλες,θα πρέπει να ακολουθήσουμε κάποια συγκεκριμένα βήματα για να έχουμε ορθό αποτέλεσμα. Τα βήματα που θα πρέπει να ακολουθήσουμε είναι τα εξής: Διαχείριση ραδιοπόρων Διαχείριση συχνοτήτων Προσδιορισμός του αριθμού των καναλιών για την κάλυψη της γεωγραφικής περιοχής Προσδιορισμός του αριθμού των συστάδων και των κυψελών που θα χρησιμοποιηθούν Προσδιορισμός του αριθμού των πομποδεκτών και των φίλτρων κάθε κυψέλης 2.5.1Διαχείρηση ραδιοπόρων Quality of service Καταρχήν πρέπει από τον etsi (διεθνή οργανισμό) να προσκομίσουμε το QοS(Quality of Service) για να προσδιορίσουμε το εύρος ζώνης συχνοτήτων που πρέπει να έχουμε. QοS (Quality of Service) είναι ο λόγος σήματος προς θόρυβο και στην ουσία μας βοηθάει να προσδιορίσουμε την ποιότητα της σηματοδοσίας, αφού όσο μεγαλώνει αυτός ο λόγος,τόσο αυξάνεται η ποιότητα του σήματος. Μέσω της εξίσωσης της θεωρίας πληροφορίας του Shannon προσδιορίζουμε το εύρος. όπου w είναι το εύρος ζώνης s/n είναι ο λόγος σήματος προς θόρυβο και c είναι η χωρητικότητα c=w log (1+s/n) ( ) 22

23 Αριθμός συνδρομητών Ο αριθμός των συνδρομητών μπορεί να θεωρηθεί σταθερός,που σημαίνει ότι έχουμε σε όλη την γεωγραφική περιοχή την ίδια πληθυσμιακή πυκνότητα, κάτι το οποίο είναι πολύ σπάνιο,ειδικά όταν έχουμε να καλύψουμε μεγάλες γεωγραφικές περιοχές με πληθυσμιακή ανομοιογένεια. Τις περισσότερες φορές τον θεωρούμε δυναμικό (μεταβάλλεται αναλόγως της πληθυσμιακής πυκνότητας),κάτι το οποίο μας βοηθάει να προσδιορίσουμε αυτή την ανομοιογένεια Blocking probability Την απαιτούμενη πιθανότητα αστοχίας μας την δίνει ή ο εργοδότης μας, ή την αποκομίζουμε και αυτή από τον etsi. Αφού γνωρίζουμε το blocking probability και τον αριθμό των συνδρομητών,πρέπει να προσδιορίσουμε τον αριθμό των καναλιών. Αυτή η ενέργεια πραγματοποιείται με τον εξής τρόπο: υπολογίζουμε το συνδρομητικό φορτίο το οποίο είναι το γινόμενο του μέσου χρόνου πραγματοποίησης μιας κλήσης επί τον αριθμό των συνδρομητών δια την ώρα παρακολούθησης δηλαδή είναι ο τύπος α=h*ν/60 ( ) α είναι το φορτίο κίνησης h ο μέσος χρόνος πραγματοποίησης μίας κλήσης 60 λεπτά,αλλιώς 3600s χρόνος παρακολούθησης έχουμε το b.p. και το συνδρομητικό φορτίο οπότε ανατρέχουμε στον πίνακα erlang-b και βλέπουμε πόσα κανάλια χρειαζόμαστε για την κάλυψη της γεωγραφικής περιοχής,που μελετάμε Διαχείριση συχνοτήτων Αφού έχουμε υπολογίσει τον αριθμό των καναλιών,το επόμενο βήμα είναι να προσδιορίσουμε τις συχνότητες,που θα χρησιμοποιήσουμε σε κάθε κυψέλη. Καταρχήν έχουμε σα δεδομένο το εύρος των συχνοτήτων, που θα χρησιμοποιήσουμε αναλόγως με την τεχνολογία και αυτό που μας μένει,είναι να καταλήξουμε με ποιο τρόπο θα πρέπει να διαταχθούν οι συχνότητες σε κάθε κυψέλη,ώστε να είναι απαλλαγμένες από παρεμβολές. 23

24 Απαλλαγή από ομοκαναλικές παρεμβολές Όπως έχουμε δει πιο πάνω η συγκαναλική παρεμβολή, εξαρτάται κυρίως από τον συντελεστή επαναχρησιμοποίησης Ν. Για να καταφέρουμε να βελτιώσουμε τον λόγο σήματος προς παρεμβολή SIR,πρέπει να αυξηθεί η απόσταση μεταξύ συγκαναλικών καναλιών δηλαδή ο λόγος q = D/R = 3Ν και επομένως ο αριθμός των κυττάρων σε μια συστάδα (ο συντελεστής επαναχρησιμοποίησης Ν) Για εξαγωνική γεωμετρία Μικρό q = D/R σημαίνει μεγάλη χωρητικότητα ανά κύτταρο (μικρός αριθμός κυττάρων N ανά συστάδα). Άρα με βάση τον τύπο και αναλόγως την τεχνολογία που θα χρησιμοποιήσουμε θα έχουμε ένα συγκεκριμένο αριθμό κυψελών σε κάθε συστάδα. π.χ. Για gsm τεχνολογία το Ν είναι 12. R D Απαλλαγή από παρεμβολές γειτονικού καναλιού Όπως είδαμε παρεμβολή γειτονικού καναλιού (adjacent channel interference - ACI) είναι η παρεμβολή από κύτταρο που χρησιμοποιεί συχνότητα γειτονική (στο φάσμα) με εκείνη που χρησιμοποιούμε. Σχήμα10:Παρεμβολή γειτονικού καναλιού 24

25 Η παρεμβολή γειτονικού καναλιού εξαρτάται από την απόσταση των δύο πομποδεκτών και την ποιότητα των φίλτρων συχνοτήτων. Τα φίλτρα συχνοτήτων, όμως για να έχουν μεγάλη ακρίβεια δηλαδή να έχουν μηδαμινές ατέλειες,έτσι ώστε να μην δημιουργούνται παρεμβολές μεταξύ των γειτονικών καναλιών,είναι δαπανηρά.συνεπώς για να καταφέρουμε να απαλλαγούμε από αυτές τις παρεμβολές,θα πρέπει να χρησιμοποιούμε συχνότητες στα γειτονικά κανάλια,που έχουν μεγάλες διαφορές. Για να γίνει κατανοητό αυτό ας δούμε για παράδειγμα για την τεχνολογία gsm,πως απαλλασσόμαστε από τις παρεμβολές γειτονικών καναλιών. Στο gsm έχουμε για κάθε εταιρία 62 συχνότητες και 12 κυψέλες ανά συστάδα. Αν βάζαμε σε κάθε κυψέλη τις συχνότητες με τη σειρά, δηλαδή η κυψέλη ένα να έπαιρνε τις συχνότητες 1,2,3,4 η κυψέλη 2 τις 5,6,7,8 και ου το καθεξής τότε θα είχαμε παρεμβολές γειτονικών καναλιών,αφού η απόσταση μεταξύ των συχνοτήτων που θα χρησιμοποιούσαμε σε κάθε κύτταρο θα ήταν πολύ μικρή. Θα μπορούσαμε να βάλουμε φίλτρα με πολύ μεγάλη ακρίβεια,τα οποία θα είχαν τη δυνατότητα να ξεχωρίσουν αυτές τις συχνότητες,αλλά κάτι τέτοιο θα κόστιζε πάρα πολλά χρήματα κι αν αναλογιστούμε πόσα φίλτρα χρειαζόμαστε για μία εγκατάσταση,μια τέτοια υλοποίηση καθίσταται απαγορευμένη. Άρα θα πρέπει να βρούμε ένα τρόπο να χρησιμοποιήσουμε συχνότητες σε κάθε κυψέλη,που θα έχουν μία αποδεκτή απόσταση. Για το λόγο αυτό κατασκευάζουμε ένα πίνακα με συχνότητες και βρίσκουμε μια τεχνική,που θα μας επιφέρει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Για το gsm έχω τον παρακάτω πίνακα: c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 f16 f17 f18 f19 f20 f21 f22 f23 f24 f25 f26 f27 f28 f29 f30 f31 f32 f33 f34 f35 f36 f37 f38 f39 f40 f41 f42 f43 f44 f45 f46 f47 f48 f49 f50 f51 f52 f53 f54 f55 f56 f57 f58 f59 f60 f61 f62 Πίνακας2:αρχικός πίνακας gsm Αν διαβάσουμε κάθετα τον πίνακα δηλαδή ανά στήλη,τότε βλέπουμε ότι έχουμε απαλλαγεί από τις παρεμβολές γειτονικού καναλιού, αφού στην κάθε κυψέλη(c) βλέπουμε ότι αντιστοιχούν συχνότητες με αρκετά μεγάλη απόσταση. Άρα όπως και στο παράδειγμα αυτό με την gsm τεχνολογία χρησιμοποιήσαμε αυτή την τεχνική,όμοια και για άλλες τεχνολογίες χρησιμοποιούμε αντίστοιχες τεχνικές και απαλλασσόμαστε από τις παρεμβολές γειτονικών καναλιών. 25

26 Απαλλαγή από παρεμβολές ενδοδιαμόρφωσης Καταρχήν πρέπει να εντοπίσουμε με κάποια τεχνική ποιες συχνότητες έχουν πρόβλημα,δηλαδή σε ποιες συχνότητες εμφανίζονται προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης 2ης και 3ης τάξης. Στη συνέχεια με κάποια τεχνική θα πρέπει να αναδιατάξουμε αυτές τις συχνότητες,έτσι ώστε να έχουμε όσο το δυνατόν μικρότερο αριθμό συχνοτήτων,που θα πρέπει να μην χρησιμοποιήσουμε. Η πιο διαδεδομένη τεχνική για να εντοπίσουμε τις συχνότητες που έχουν πρόβλημα σε κάθε κύτταρο είναι ο αλγόριθμος του Mifsud : Aν έχω δεδομένο αριθμό συχνοτήτων(f1,f2,..,fk) οι οποίες ισαπέχουν μεταξύ τους,δημιουργούμε ένα κατάλογο συχνοτήτων με βάση τη σχέση (αυτές είναι οι συχνότητες που έχουν πρόβλημα). Fy+ω=2Fy+Fω-F1 1<ω<y & ω=1,y F1=1 & F2=2 Αν πάλι πάρουμε το παράδειγμα του gsm και εφαρμόσουμε τον αλγόριθμο του mifsud,τότε θα πάρουμε ως συχνότητες που έχουν πρόβλημα τις (f25 f26 f27 f28 f29 f30 f31 f32 f33 f34 f35 f36 f61 f62) τώρα θα πρέπει να βρούμε κάποια τεχνική να τις αναδιατάξουμε έτσι ώστε να απαλλαγούμε από τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης, χωρίς να τις διαγράψουμε. Μία πολύ καλή λύση είναι να αλλάξω τα στοιχεία της τρίτης σειράς αντιδιαμετρικά όπως φαίνεται στον παρακάτω πίνακα c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 f16 f17 f18 f19 f20 f21 f22 f23 f24 f36 f35 f34 f33 f32 f31 f30 f29 f28 f27 f26 f25 f37 f38 f39 f40 f41 f42 f43 f44 f45 f46 f47 f48 f49 f50 f51 f52 f53 f54 f55 f56 f57 f58 f59 f60 f61 f62 Πίνακας3:απαλλαγμένος πίνακας Με αυτόν τον τρόπο οι μόνες συχνότητες που θα πρέπει να αφαιρέσουμε είναι οι f30, f31,f61,f62.όλες οι άλλες έχουν απαλλαγεί από τα προϊόντα 3ης τάξης. Οπότε αυτές τις συχνότητες ή τις διαγράφουμε ή βρίσκουμε μια άλλη τεχνική και τις αναδιατάσσουμε κι αυτές. 26

27 Με τον ίδιο ακριβώς τρόπο δουλεύουμε για οποιοδήποτε τεχνολογία,δηλαδή αφού πρώτα εντοπίσουμε σε ποιες συχνότητες εμφανίζονται προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης,μέσω του αλγορίθμου του mifsud, στη συνέχεια βρίσκουμε τεχνικές για την αναδιάταξη των συχνοτήτων Προσδιορισμός του αριθμοί των συστάδων και των κυψελών που θα χρησιμοποιηθούν Αφού πλέον έχουμε βρει τον αριθμό επαναχρησιμοποίησης N των συστάδων και τις συχνότητες ανά κυψέλη,που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε με βάση τη τεχνολογία που μελετάμε κάθε φορά,καθώς και πόσα κανάλια χρειαζόμαστε ανά περιοχή,είμαστε έτοιμοι να προσδιορίσουμε ακριβώς τον αριθμό των συστάδων και τον αριθμό των συχνοτήτων που θα χρησιμοποιήσουμε σε κάθε κυψέλη. Αυτός ο προσδιορισμός γίνεται με τα εξής βήματα: Γνωρίζουμε πόσα κανάλια χρειαζόμαστε και πόσα κανάλια μπορούν να καταχωρηθούν σε κάθε συχνότητα, οπότε υπολογίζουμε πόσες συχνότητες χρειαζόμαστε γι αυτή την περιοχή υπολογίζοντας τον λόγο (κανάλια)/(αριθμός καναλιών ανά συχνότητα). Στη συνέχεια παίρνουμε τον πίνακα,που μας δείχνει πόσες και ποιες συχνότητες μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε ανά κυψέλη για την κάθε συστάδα και υπολογίζουμε τον αριθμό των συστάδων που θα χρησιμοποιήσουμε,χρησιμοποιώντας τον λόγο (αριθμός συχνοτήτων /αριθμό συχνοτήτων κάθε συστάδας). Αφού έχουμε υπολογίσει τον αριθμό των συστάδων, με τη βοήθεια του πίνακα των συχνοτήτων, που έχουμε δημιουργήσει από το δεύτερο βήμα (διαχείριση συχνοτήτων),προσδιορίζουμε πόσες κυψέλες θα χρησιμοποιήσουμε και ποιες συχνότητες θα έχει η κάθε κυψέλη. Για καλύτερη κατανόηση ας χρησιμοποιήσουμε πάλι το παράδειγμα του gsm. 27

28 Έστω ότι χρειαζόμαστε 100 κανάλια για την κάλυψη μίας περιοχής και κάθε συχνότητα μπορεί να παραχωρήσει σηματοδοσία για 5 κανάλια,δηλαδή χρειαζόμαστε 20 συχνότητες. Με βάση τον πίνακα θα έχουμε 1 συστάδα και όχι ολόκληρη δηλαδή 4 κυψέλες. c1 c2 c3 c4 f1 f2 f3 f4 f13 f14 f15 f16 f36 f35 f34 f33 f37 f38 f39 f40 f49 f50 f51 f52 Σχήμα11: Παράδειγμα Προσδιορισμός του αριθμού των πομποδεκτών και των φίλτρων κάθε κυψέλης Τώρα εφόσον γνωρίζουμε πόσες συχνότητες θα έχει κάθε κυψέλη, είναι πολύ εύκολο να προσδιορίσουμε τον αριθμό των πομποδεκτών και έπειτα τον αριθμό των φίλτρων. Ο αριθμός των πομποδεκτών θα είναι ίδιος με τον αριθμό των συχνοτήτων σε κάθε κυψέλη. Ο αριθμός των φίλτρων θα είναι ίσος με τον αριθμό των πομποδεκτών ελαττωμένος κατά 1 μονάδα. Τέλος το εύρος ζώνης των φίλτρων θα πρέπει να είναι,όσο οι διαδοχικές διαφορές των συχνοτήτων σε κάθε κυψέλη. Για το παράδειγμα του gsm που δώσαμε πριν βλέπουμε ότι θα χρειαστούμε 20 πομποδέκτες και κατά συνέπεια 19 φίλτρα, τα οποία θα έχουν εύρος ζώνης αντίστοιχα όπως φαίνεται παρακάτω στον πίνακα combiners c1 c2 c3 c4 1 f1-f13 f2-f14 f3-f15 f4-f16 2 f13-f36 f14-f35 f15-f34 f16-f33 3 f36-f37 f35-f38 f39-f34 f33-f40 4 f37-f49 f38-f50 f39-f51 f40-f52 Πίνακας4:εύρος φίλτρων 28

29 Όμοια για οποιοδήποτε πρόβλημα δουλεύουμε με τον ίδιο ακριβώς τρόπο και υπολογίζουμε τον αριθμό των πομποδεκτών και των φίλτρων,καθώς και το εύρος των δεύτερων Συμπεράσματα Όπως είδαμε ο κυψελοειδής σχεδιασμός σε μία περιοχή,ανεξάρτητα από την τεχνολογία που χρησιμοποιούμε, υλοποιείται ακολουθώντας μία συγκεκριμένη διαδικασία. Άρα το σημαντικότερο από όλα είναι να καταφέρουμε να βρούμε τεχνικές για την κάθε τεχνολογία, έτσι ώστε να μπορέσουμε να απαλλαγούμε από τις παρεμβολές χρησιμοποιώντας όσο το δυνατόν περισσότερες συχνότητες και κατά συνέπεια ο σχεδιασμός μας να είναι όσο το δυνατόν οικονομικότερος. 29

30 3. Αρχιτεκτονική και τεχνικά χαρακτηριστικά του δικτύου gsm 3.1 Εισαγωγή Το GSM δίκτυο, μπορεί να χωριστεί σε τρία βασικά μέρη. Τον Κινητό Σταθμό (Mobile Station), το Βασικό Υποσύστημα Σταθμού (Base Station Subsystem) και το Υποσύστημα Δικτύου (Νetwork Subsystem). Ο κινητός σταθμός, δεν είναι τίποτα παραπάνω από το κινητό τηλέφωνο που διαθέτουμε. Το κινητό, αποτελείται από το υλικό (πομπός, δέκτης, κεραία, οθόνη) και την κάρτα SIM. Η κάρτα SIM, μπορεί να μεταφερθεί εύκολα από κινητό προς κινητό και να χρησιμοποιηθεί σε οποιαδήποτε συσκευή τοποθετηθεί. Κάθε κινητό διαθέτει έναν προσωπικό χαρακτηριστικό κωδικό, το IMEI. H κάρτα SIM διαθέτει επίσης έναν κωδικό (IMSI), ο οποίος περιέχει κωδικό αναγνώρισης και πληροφορίες για τον συνδρομητή. Η κάρτα SIM, μπορεί να κλειδωθεί με την χρήση ενός κωδικού (PIN). Το βασικό υποσύστημα σταθμού χωρίζεται στο βασικό σταθμό πομπού-δέκτη (ΒΤS) και στο βασικό σταθμό ελέγχου (ΒSC). Τα BTS είναι υπεύθυνα για τον έλεγχο τις επικοινωνίας μεταξύ δικτύου και κινητού και επίσης ελέγχει αυτό που ορίζουμε σαν κυψέλη. Το ΒSC ελέγχει τις πηγές σημάτων από ένα η περισσότερα BTS και τα κατευθύνει ανάλογα και είναι υπεύθυνο για την μετατροπή των 13Kbps φωνής που χρησιμοποιούνε τα κινητά τηλέφωνα, στο πρότυπο των 64kbps που χρησιμοποιείται στα σταθερά τηλέφωνα. Το BTS, συνδέεται με το Μοbile Switching Center (MSC), το οποίο είναι υπεύθυνο για την αντιμετώπιση του κάθε συνδρομητή, όπως η καταχώρηση στο δίκτυο, την πιστοποίηση, την ενημέρωση της θέσης του συνδρομητή κ.α. Επίσης στο MSC υπάρχουν καταχωρητές όπως ο Visitor Locator Register, ο Home Locator Register και καταχωρητές ασφαλείας όπως ο Equipment Identify Register, ο οποίος ελέγχει αν το IMEI του κινητού σταθμού αν είναι πιστοποιημένο και μπορεί να λειτουργήσει σωστά στο δίκτυο. Σχήμα12: τεχνολογία gsm 30

31 3.2Mobile Station (MS) Ο Κινητός Σταθμός (MS) αποτελείται από δύο τμήματα: τον κινητό εξοπλισμό την κάρτα sim Με τον όρο κινητό εξοπλισμό (ME) αναφερόμαστε στην ίδια τη συσκευή. Καταρχήν η συσκευή θα πρέπει να είναι σε θέση να λειτουργεί σε ένα δίκτυο GSM. Παλαιότερα τα τηλέφωνα λειτουργούσαν σε μία μόνο ζώνη συχνοτήτων,με αποτέλεσμα οι συνδρομητές να ήταν σε θέση να εξυπηρετηθούν μόνο από τη ζώνη, που υποστήριζε το κινητό τους. Λύση σε αυτό το πρόβλημα έδωσαν τα νέας γενιάς τηλέφωνα που είναι dual-band, tripleband, και ακόμη και quad-band (υποστηρίζουν 2,3,4 ζώνες αντίστοιχα). Ένα quad-band τηλέφωνο έχει την ικανότητα να λειτουργεί σε οποιοδήποτε δίκτυο GSM σε όλο τον κόσμο. Κάθε τηλέφωνο είναι μοναδικό, λόγω του αριθμού που φέρει ( Διεθνές ταυτότητα εξοπλισμού κινητής τηλεφωνίας ΙΜΕΙ). Αυτός ο αριθμός παραχωρείται στο τηλέφωνο από τον κατασκευαστή. Το IMEI μπορεί συνήθως να βρεθεί αν αφαιρέσουμε την μπαταρία της συσκευής και διαβάσουμε στην επιφάνεια της υποδοχής της. Ο αριθμός IMEI είναι μοναδικός αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δε μπορεί να αλλάξει. Αυτό γίνεται συνήθως για κλεμμένα τηλέφωνα και αποτελεί αδίκημα πλαστογράφησης. Παρόλα αυτά, ο μέσος χρήστης δεν έχει την τεχνική ικανότητα να αλλάξει τον IMEI ενός κινητού τηλεφώνου. Μονάδα Ταυτότητας Συνδρομητή (κάρτα SIM) - Η κάρτα SIM είναι μια μικρή έξυπνη κάρτα,που έχει εισαχθεί στο τηλέφωνο και παρέχει πληροφορίες για τον συνδρομητή, όπως IMSI, TMSI, Ki (που χρησιμοποιούνται για την κρυπτογράφηση), όνομα φορέων παροχής υπηρεσιών (SPN), και την Τοπική Ταυτότητα Περιοχή (LAI). Η κάρτα SIM μπορεί επίσης να αποθηκεύσει αριθμούς τηλεφώνου (MSISDN) των εισερχόμενων και εξερχόμενων κλήσεων, περιέχει το Kc (που χρησιμοποιείται για την κρυπτογράφηση), τηλεφωνικούς καταλόγους, καθώς και στοιχεία για άλλες εφαρμογές. Η κάρτα SIM αν αφαιρεθεί από ένα τηλέφωνο, και εισαχθεί σε ένα άλλο τηλέφωνο gsm, τότε ο συνδρομητής θα πάρει την ίδια υπηρεσία, όπως πάντα. Κάθε κάρτα SIM προστατεύεται με έναν 4-ψήφιο προσωπικό αριθμό αναγνώρισης (PIN). Για να ξεκλειδώσουμε την κάρτα, πρέπει να εισάγουμε το PIN. Αν το PIN εισαχθεί λανθασμένα τρεις φορές στη σειρά, η κάρτα θα μπλοκάρει μόνη της και δεν θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Τότε το μόνο που μπορεί να την αποδεσμεύσει, είναι ένα 8-ψήφιο Προσωπικό κλειδί απεμπλοκής (PUK), το οποίο είναι αποθηκευμένο στην ίδια την κάρτα. 31

32 Σχήμα13:Κινητός σταθμός 3.3 Σύστημα σταθμού βάσης (BSS) Το σύστημα σταθμού βάσης είναι το τμήμα του δίκτυο, που είναι αρμόδιο για το χειρισμό της κυκλοφορίας μεταξύ του κινητού τηλεφώνου και του MSC. Το BSS πραγματοποιεί τη διακωδικοποίηση των λεκτικών καναλιών, κατανομή των ράδιο καναλιών στα κινητά τηλέφωνα, σελιδοποίηση και πολλά άλλα σχετικά με το ράδιο δίκτυο. Ο σταθμός βάσης πομποδέκτη (BTS) και ο ελεγκτής σταθμού βάσης (BSC) συνθέτουν το σύστημα σταθμού βάσης (BSS). Το ΒSS χρησιμοποιεί τη διεπαφή Abis μεταξύ του BTS και BSC,ενώ μια ξεχωριστή γραμμή υψηλής ταχύτητας (Τ1 ή Ε1) συνδέεται στη συνέχεια από το BSC στο MSC. Τέλος ένας BSS μπορεί να συνίσταται από τέσσερα έως επτά ή εννέα κύτταρα και μπορεί να έχει έναν ή περισσότερους σταθμούς βάσης. Άρα τα δομικά στοιχεία του BSS είναι: BTS σταθμός βάσης πομποδέκτη BSC ελεγκτή σταθμού βάσης 32

33 Σχήμα14: σταθμός βάσης BSS Βάση Transceiver Station (BTS) Η βάση transceiver station (BTS) είναι το σημείο πρόσβασης του κινητού σταθμού με το δίκτυο. Είναι υπεύθυνη για τη διεξαγωγή ραδιοεπικοινωνίας μεταξύ του δικτύου και της συσκευής. Βασικές λειτουργίες της είναι η κωδικοποίηση ομιλίας, η κρυπτογράφηση, πολυπλεξία (TDMA), και η διαμόρφωση / αποδιαμόρφωση των ραδιοσημάτων. Ένας σταθμός βάσης BTS αποτελείται από 1 έως 16 πομποδέκτες (TRX), μέγεθος το οποίο προσαρμόζεται αναλόγως,με τη γεωγραφία και τη ζήτηση των χρηστών της περιοχής. Ένας σταθμός βάσης BTSs καλύπτει συνήθως ένα μόνο τομέα 120 μοιρών μιας περιοχής. Κατά συνέπεια ένας πύργος με 3 BTSs θα καλύψει όλες τις 360 μοίρες γύρω από τον πύργο. Ωστόσο, ανάλογα με την γεωγραφία και τη ζήτηση των χρηστών μιας περιοχής, ένα κύτταρο μπορεί να διαιρείται σε ένα ή δύο τομείς, ή ένα κύτταρο μπορεί να εξυπηρετείται από αρκετούς BTSs με περιττή κάλυψη του τομέα. Σε κάθε BTS αποδίδεται μία ταυτότητας κυψέλης(ci),που στην ουσία είναι η ταυτότητα της κυψέλης που καλύπτει. Η ταυτότητα της κυψέλης είναι 16-bit αριθμός (2 byte) και αν της προσθέσουμε μια ταυτότητα της περιοχής (LAI),τότε δημιουργείται η ταυτότητα της παγκόσμιας αναγνώρισης κυττάρων (CGI), η οποία λαμβάνει δράση στο τμήμα VLR. Στη σχεδίαση μας ένας BTS θα μπορεί να καλύψει 3 κυψέλες. 33

34 Σχήμα15: 120 μοίρες κάλυψη Η διασύνδεση μεταξύ της φορητής συσκευής και του BTS είναι γνωστή ως UM Interface.Η ονομασία Um προέρχεται από το τμήμα της φορητής συσκευής (mobile) στη διεπαφή U του ISDN και καθορίζεται στις σειρές των προδιαγραφών του Gsm συστήματος. Με τη συγκεκριμένη διεπαφή υποστηρίζεται η μετάδοση φωνής και δεδομένων, κατά την ασύρματη ζεύξη μεταξύ της φορητής συσκευής και του σταθμού BTS. Σχήμα16: Διεπαφή Um 34

35 Ελεγκτής σταθμού βάσης (BSC) Καταρχήν,ο ελεγκτής σταθμού βάσης (BSC) έχει τη δυνατότητα να ελέγχει έναν αριθμό από BTS και από την άλλη ένας αριθμός από BSC μπορεί να ελέγχεται από έναν MSC. Βασικές λειτουργίες του BSC είναι ο χειρισμός της κατανομής των διαύλων ραδιοσυχνοτήτων, η χορήγηση συχνοτήτων, η μέτρηση της δύναμης του σήματος από το MS και η μεταβίβαση πληροφορίας από έναν BTS προς έναν άλλο (εάν οι δύο BTS ελέγχονται από τον ίδιο BSC). Επίσης ένας BSC μειώνει τον αριθμό των συνδέσεων με το MSC και δίνει ταυτόχρονα τη δυνατότητα για υψηλότερη χωρητικότητα των συνδέσεων με το MSC. Στην ουσία παρέχει και υποστηρίζει όλες τις λειτουργίες ελέγχου,καθώς και τις φυσικές διασυνδέσεις μεταξύ του MSC και των BTS. Στη σχεδίαση μας 1 BSC μπορεί να ελέγχει 4 BTS. Σχήμα17: Eελεγκτής σταθμού βάσης BSC. 35

36 Η διεπαφή μεταξύ του BTS και BSC είναι γνωστή ως η διεπαφή Abis και είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά της πληροφορίας, που εισέρχεται στον BSC.Επίσης υποστηρίζει την χωρίς σφάλματα μετάδοση της πληροφορίας μεταξύ του Σταθμού βάσης BSC και του σταθμού εκπομπής BTS. Σε αυτή τη διεπαφή συναντάμε το πρωτόκολλο LAPD,το οποίο είναι πρωτόκολλο ζεύξης και πρόσβασης για το ISDN κανάλι. Σχήμα18 :ΑBIS διεπαφή 3.4. Το Δίκτυο μεταγωγής SS Το δίκτυο μεταγωγής (SS),του οποίου το κύριο μέρος είναι το ψηφιακό κέντρο(msc), είναι υπεύθυνο για τη μεταγωγή των κλήσεων μεταξύ των κινητών και των άλλων σταθερών ή κινητών χρηστών του δικτύου, καθώς και για τη διαχείριση των κινητών υπηρεσιών όπως η πιστοποίηση ταυτότητας. Το δίκτυο μεταγωγής αποτελείται: Ψηφιακό κέντρο Οικιακή βάση δεδομένων HLR Βάση δεδομένων επισκεπτών VLR Κέντρο πιστοποίησης ΑuC Βάση δεδομένων καταχώρησης ταυτότητας εξοπλισμού ΕIR Πύλη GMSC 36

37 Σχήμα19:Δίκτυο μεταγωγής SS Ψηφιακό κέντρο μεταγωγής (MSC) Το MSC είναι η καρδιά του δικτύου GSM. Βασικές λειτουργίες του είναι η δρομολόγηση των κλήσεων, ρύθμιση των κλήσεων, καθώς και βασικές λειτουργίες μεταγωγής. Επίσης είναι υπεύθυνο για την διαχείριση των υπηρεσιών κινητής τηλεφωνίας, όπως η εγγραφή, πιστοποίηση, τοποθεσία και ενημέρωση κλήσεων. Εκτελεί ακόμα και λειτουργίες όπως διοδίων εισιτηρίων, διασύνδεση του δικτύου και σηματοδοσία κοινού καναλιού. Τέλος το MSC χειρίζεται πολλαπλούς BSC και διασυνδέσεις με άλλα MSC. Χειρίζεται επίσης μεταξύ BSC μεταβιβάσεις, καθώς και συντεταγμένες με άλλα MSC για τις δια-msc μεταβιβάσεις. Στη σχεδίασή μας 1 MSC μπορεί να ελέγχει 124 κυψέλες. 37

38 Σχήμα20:Το ψηφιακό κέντρο μεταγωγής MSC Η διεπαφή μεταξύ του BSC και του MSC είναι γνωστή ως Α Interface και χρησιμοποιείται για τη μεταφορά της πληροφορίας στα κανάλια κίνησης και για τη μεταφορά μηνυμάτων τα οποία προέρχονται από το ίδιο το MSC. Υποστηρίζει το πρωτόκολλο BSSMAP. Σχήμα21: Διεπαφή Α 38

39 Οικιακή βάση δεδομένων HLR Η HLR είναι μια μεγάλη βάση δεδομένων,που αποθηκεύει μόνιμα δεδομένα σχετικά με τους συνδρομητές. Η HLR διατηρεί συγκεκριμένες πληροφορίες του συνδρομητή, όπως το MSISDN, IMSI, την τρέχουσα θέση του MS, περιορισμούς περιαγωγής συνδρομητών και συμπληρωματικά χαρακτηριστικά. Στην πραγματικότητα, όταν ένας ιδιώτης αγοράζει μια συνδρομή με τη μορφή της κάρτας SIM, στη συνέχεια όλες οι πληροφορίες σχετικά με αυτόν το συνδρομητή είναι εγγεγραμμένες στο HLR του εν λόγω φορέα. Λογικά υπάρχει μόνο ένα HLR σε κάθε δεδομένο δίκτυο, αλλά σε γενικές γραμμές κάθε δίκτυο έχει πολλαπλές HLRs που απλώνονται σε όλη του την έκταση κάλυψης. Σχήμα22:HLR οικιακή βάση δεδομένων Βάση δεδομένων επισκεπτών Η VLR είναι μια βάση δεδομένων,που περιέχει ένα υποσύνολο των πληροφοριών που βρίσκονται στην HLR. Περιέχει παρόμοιες πληροφορίες όπως η HLR, αλλά μόνο για τους συνδρομητές επί του παρόντος στην περιοχή Τοποθεσία τους. Υπάρχει μια VLR για κάθε περιοχή (Τοποθεσία). Οι VLR βάσεις συχνά εντοπίζονται από τον κωδικό Τοποθεσίας (LAC) o οποίος αναγνωρίζει τη περιοχή θέσης μέσα στο δίκτυο. Η VLR είναι πάντα ενσωματωμένη με το MSC. Όταν ένας κινητός σταθμός περιπλανιέται σε μια νέα περιοχή που καλύπτεται από ένα MSC, η VLR συνδέεται με αυτό το MSC και ζητάει δεδομένα σχετικά με τον κινητό σταθμό από την HLR. Αργότερα, αν ο κινητός σταθμός κάνει μια κλήση, η VLR θα έχει τις πληροφορίες που απαιτούνται για την εγκατάσταση κλήσης, χωρίς να χρειάζεται να χρησιμοποιηθεί ξανά η HLR. Έτσι η VLR στην ουσία μειώνει το συνολικό αριθμό των ερωτημάτων για την HLR και κατά συνέπεια μειώνει την κυκλοφορία του δικτύου. 39

40 Σχήμα23: VLR βάση δεδομένων επισκεπτών H διεπαφή μεταξύ του MSC και του VLR είναι γνωστή ως Διεπαφή Β.Τα περισσότερα ψηφιακά κέντρα έχουν ενσωματωμένη την δική τους VLR και επομένως η διεπαφή Β είναι εσωτερική.η διεπαφή Β είναι υπεύθυνη για τη μεταφορά πληροφορίας, που έχει να κάνει με τη θέση στην οποία βρίσκεται ο συνδρομητής,από τη VLR στο MSC.Τέλος η διεπαφή Β υποστηρίζει το πρωτόκολλο Β-MAP. H διεπαφή μεταξύ του VLR και HLR είναι γνωστή ως D Interface. Χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο D-ΜAP και είναι υπεύθυνη για την ανταλλαγή δεδομένων που αφορούν τη θέση της φορητής συσκευής,καθώς και πληροφορίες που είναι χρήσιμες για την διαχείριση του εκάστοτε συνδρομητή. Η διασύνδεση μεταξύ των δύο VLRs ονομάζεται G Interface.Στην ουσία συνδέει δύο βάσεις δεδομένων,οι οποίες ανήκουν σε διαφορετικά Ψηφιακά κέντρα. Η διεπαφή αυτή υποστηρίζει το πρωτόκολλο G-MAP και είναι υπεύθυνη για τη μετάδοση πληροφορίας,που αφορά τους συνδρομητές. 40

41 Σχήμα24:Διεπαφές Β,D,G Κέντρο πιστοποίησης ΑuC Το Κέντρο πιστοποίησης είναι μια προστατευμένη βάση δεδομένων, που αποθηκεύει ένα αντίγραφο του μυστικού κλειδιού,που είναι αποθηκευμένο στην κάρτα SIM κάθε συνδρομητή, το οποίο χρησιμοποιείται για έλεγχο ταυτότητας και κρυπτογραφίας προκειμένου να εξακριβώνεται η ταυτότητα του συνδρομητή και να διασφαλίζετε η εμπιστευτικότητα των κλήσεων. Η AUC επίσης προστατεύει τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων από διάφορους τύπους απάτης. Σχήμα25:Το κέντρο πιστοποίησης ΑuC 41

42 3.4.5 Βάση δεδομένων καταχώρησης ταυτότητας εξοπλισμού EIR Καταρχήν για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε τη λειτουργία του EIR, πρέπει πρώτα να εξηγήσουμε τι είναι το ΙΜΕΙ International Mobile station Equipment Identity (IMEI) Η ταυτότητα IMEI χρησιμοποιείται για την αναγνώριση της συσκευής,αφού μπορεί να αναγνωρίζει τη μοναδικότητα της φορητής συσκευής. Αποτελείται από τέσσερα τμήματα: IMEI = TAC + FAC + SNR + sp Όπου ΤΑC είναι ο τύπος κωδικού έγκρισης (type Approval Code) και αποτελείται από 6 ψηφία Ο FAC είναι ο κωδικός τελικής σύνθεσης (Final Assembly Code) και αποτελείται από 2 ψηφία. Ο κωδικός αυτός αναγνωρίζει τον κατασκευαστή. Ο SNR είναι ο σειριακός αριθμός, ο οποίος αποτελείται από 6 ψηφία. Ο αριθμός αυτός αναγνωρίζει τον πλήρη εξοπλισμό σε κάθε TAC και FAC Ο sp είναι διάστημα για μελλοντική χρήση, αποτελείται από 1 ψηφίο Η λειτουργία της EIR Η ΕΙR είναι μια βάση δεδομένων,που κρατά πληροφορίες των συσκευών,που ανήκουν στο δίκτυο χρησιμοποιώντας το ΙΜΕΙ. Υπάρχει μόνο μία ΕΙΡ ανά δίκτυο. Αποτελείται από τρεις λίστες Λευκή λίστα γκρίζα λίστα μαύρη λίστα. Στη μαύρη λίστα περιλαμβάνονται οι IMEI των συσκευών,που αναφέρονται ως κλεμμένες και των συσκευών,που δεν λειτουργούν σωστά ή δεν έχουν τις τεχνικές δυνατότητες,για να λειτουργούν ορθά στο δίκτυο. Έτσι σε αυτές τις συσκευές δε δίνεται το δικαίωμα να χρησιμοποιήσουν το δίκτυο. Στη γκρίζα λίστα περιλαμβάνονται οι IMEIs των συσκευών,που πρέπει να παρακολουθούνται για ύποπτη δραστηριότητα. Αυτό θα μπορούσε να περιλαμβάνει συσκευές που συμπεριφέρονται παράξενα ή δεν λειτουργούν, όπως αναμένει το δίκτυο. Η λευκή λίστα είναι μια λίστα χωρίς κάποια συγκεκριμένη ιδιότητα. Αυτό σημαίνει ότι αν μία ΙΜΕΙ μίας συσκευής δεν είναι στη μαύρη λίστα ή την γκρίζα λίστα, τότε θεωρείται καλή και είναι «στη λευκή λίστα». 42

43 Συνεπώς είναι κατανοητό ότι μέσω της βάσης ΕΙR εμποδίζεται να πραγματοποιούνται κλήσεις από κλεμμένες συσκευές. Τέλος πρέπει να σημειωθεί ότι το AuC και η EIR, μπορούν να θεωρηθούν σαν standalone κόμβοι του δικτύου,ή μπορεί να θεωρηθούν σαν ένας συνδυασμένος AuC/HLR κόμβος. Η διεπαφή μεταξύ του MSC και του ΕΙΡ ονομάζεται Interface F.Η διεπαφή αυτή υποστηρίζει το πρωτόκολλο F-MAP και είναι υπεύθυνη για την μεταφορά πληροφορίας,που σχετίζεται με την εγκυρότητα της ΙΜΕΙ της κάθε συσκευής. Σχήμα26:Διεπαφή F Πύλη GMSC H πύλη Mobile Switching Center (GMSC) είναι ένας σημαντικός τύπος MSC, που λειτουργεί ως πύλη μεταξύ των δικτύων. Αν ένας συνδρομητής κινητού θέλει να πραγματοποιήσει μια κλήση σε μια υπεραστική γραμμή, τότε η κλήση θα πρέπει να περάσει από μια GMSC για να μεταβεί σε σύνδεση με το Δημόσιο Τηλεφωνικό Δίκτυο (PSTN). 43

44 Σχήμα27:GMSC πύλη ψηφιακού κέντρου Άρα όταν πραγματοποιείται μία κλήση από ένα τερματικό σταθμό σε έναν άλλο τερματικό σταθμό ο οποίος ανήκει σε άλλο δίκτυο, ή σε άλλη χώρα,τότε η πύλη αυτή στην ουσία είναι υπεύθυνη για τη σύνδεση των διαφορετικών δικτύων που θα μεσολαβήσουν. Σχήμα28:Σύνδεση μεταξύ δικτύων μέσω του GMSC. 44

45 Η διεπαφή μεταξύ δύο Ψηφιακών κέντρων μεταγωγής (MSC) ονομάζεται Interface E. Με την διεπαφή αυτή, ανταλλάσσονται δεδομένα που αφορούν την μεταπομπή (handover) των συνδρομητών (από το ένα Ψηφιακό Κέντρο στο άλλο).η διεπαφή αυτή υποστηρίζει το πρωτόκολλο Ε-MAP. Σχήμα29:Διεπαφή Ε Άρα έχουμε το τελειωτικό δίκτυο gsm όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα30:Δίκτυο gs. 45

46 3.5 Ραδιοσυχνότητες του gsm Η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών, καθόρισε την χρήση των συχνοτήτων από ΜΗz για το uplink (βάση) και τις MHz για το Downlink (κινητό σταθμό). Επειδή αυτές η μπάντες ήταν ήδη σε χρήση από τα αναλογικά δίκτυα το 1980, η CEPT, κράτησε τα 10MHz από κάθε συχνότητα, για χρήση με το GSM. Επειδή η μπάντα αυτή είναι μικρή για να χρησιμοποιηθεί από όλους τους χρήστες του GSM ταυτόχρονα, έπρεπε να βρεθεί κάποιος τρόπος ώστε να διαιρεθεί το εύρος τις, σε όσους περισσότερους χρήστες γίνεται. H μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε από το GSM είναι ένας συνδυασμός διαίρεσης χρόνου και συχνοτήτων - πολλαπλής πρόσβασης. (Time and Frequency Division - Multiple Access TDMA/FDMA). TO FDMA χωρίζεις τις συχνότητες των 25 ΜΗz σε 124 συχνότητες των 200KHz. Μια ή παραπάνω από τις συχνότητες των 200Khz, δίνονται σε κάθε σταθμό οι οποίες και αυτές διαιρούνται 8 φορές με τον χρόνο. Ένα μέρος χρόνου χρησιμοποιείται για την μετάδοση από το κινητό και ένα για την λήψη. Κάθε ομάδα 8 μονάδων χρόνου, καλείται πλαίσιο ΤDMA και μεταδίδεται κάθε 4,615 Ms. Τα πλαίσια TDMA με την σειρά τους ομαδοποιούνται σε Multiframes, ώστε να μπορούν να μεταφέρουν σήματα ελέγχου. Υπάρχουν δύο είδη Μultiframe τα οποία περιέχουν 26 ή 51 ΤDMA frames. Το multiframe των 26 καναλιών περιέχει 24 κανάλια κίνησης (TCH) και δύο αργά κανάλια ελέγχου (SACCH) τα οποία ελέγχουν την κάθε κλήση που βρίσκεται σε εξέλιξη. Το SACCH στο 12 frame περιέχει 8 κανάλια, ένα για την κάθε μια από τις 8 συνδέσεις που μεταφέρονται από το TCH. Το SACCH στο 25 frame, δεν χρησιμοποιείται ακόμη, αλλά θα ελέγχει άλλα 8 κανάλια στο μέλλον. Επίσης υπάρχουν τα γρήγορα κανάλια ελέγχου (FACCH) τα οποία λειτουργούν με την χρήση μονάδων χρόνου από κάποιο κανάλι κίνησης. Εκτός από τα αργά και τα γρήγορα κανάλια ελέγχου, υπάρχουν και άλλα κανάλια ελέγχου τα οποία υλοποιούνται στην μονάδα χρόνου 0, σε καθορισμένα πλαίσια TDMA, στα multiframes των 51 πλαισίων. Τα κανάλια ελέγχου περιέχουν : 46

47 Κανάλι Ελέγχου Εκπομπής Αυτόνομο Κανάλι Ελέγχου BCCH SDCCH Κοινό Κανάλι CCCH Ελέγχου Κανάλια Τυχαίας RACH πρόσβασης Κανάλι Ειδοποίησης PCH κλήσεως Κανάλι κύριας AGCH πρόσβασης Μεταδίδει συνέχεια πληροφορίες στο κινητό όπως την ταυτότητα του σταθμού, διανομή και αλλαγή συχνοτήτων. Χρησιμοποιείται για την καταχώρηση, πιστοποίηση, ρυθμίσεις κλήσεων και για την ενημέρωση θέσης. Υλοποιείται σε μια μονάδα χρόνου, καθορισμένη από την εταιρία μαζί με το SACCH. Αποτελείται από τρία κανάλια ελέγχου και χρησιμοποιείται για την αναγνώριση προορισμού και ειδοποίηση κλήσεως. Κανάλι για αίτηση πρόσβασης στο δίκτυο Χρησιμοποιείται για ειδοποίηση του κινητού, εισερχόμενη κλήσης. Χρησιμοποιείται για την προσδιόριση του SDCCH που θα χρησιμοποιηθεί, μετά από την αίτηση του RACH Πίνακας5:κανάλια σηματοδοσίας 3.6 Μεταπομπή στο gsm (handover) Το handover, είναι η εναλλαγή μιας κλήσης σε εξέλιξη, σε διαφορετικό κανάλι ή κυψέλη. Υπάρχουν 4 διαφορετικοί τύποι handover στο GSM οι οποίοι αφορούν : κανάλια (μονάδες χρόνου) στην ίδια κυψέλη, κυψέλες (ΒTS) που βρίσκονται από τον έλεγχο του ίδιου Βασικού σταθμού ελέγχου (BSC), κυψέλες που βρίσκονται στον έλεγχο διαφορετικών σταθμών ελέγχου, αλλά στο ίδιο Mobile Switching Center (MSC), κυψέλες σε τελείως διαφορετικά MSCs. Οι δύο πρώτοι τύποι, καλούνται εσωτερικά handovers και χρησιμοποιούν το ίδιο βασικό σταθμό ελέγχου (BSC). Αυτοί οι τύποι ελέγχονται από το ίδιο το BSC ώστε να γίνει εξοικονόμηση στην μεταφορά δεδομένων - το MSC ενημερώνεται μόνο όταν ολοκληρωθεί το Handover. Οι άλλοι δύο τύποι handover, καλούνται εξωτερικά handovers και τα χειρίζονται τα MSCs. 47

48 Τα handovers, μπορούν να ενεργοποιηθούν από το ίδιο το κινητό ή το MSC (σαν τρόπο καταπολέμησης της αυξημένης κίνησης σε μια κυψέλη). Την ώρα που δεν απασχολείται, το κινητό ελέγχει τα κανάλια επικοινωνίας με τις 16 γειτονικές κυψέλες και δημιουργεί μια λίστα με τις 6 ποιο πιθανές για handover, βασισμένο σε αυτές που έχουν το δυνατότερο σήμα. Οι πληροφορίες περνάνε στο BSC και στο MSC και χρησιμοποιούνται για τον αλγόριθμο του handover. Ο αλγόριθμος τις "μικρότερης επιτρεπτής απόδοσης" δίνει το δικαίωμα αλλαγής της ισχύς στο handover, έτσι ώστε όταν το σήμα φθίνει ποιο κάτω από ένα συγκεκριμένο σημείο, η ισχύς του κινητού να αυξάνεται. Αν περαιτέρω αύξηση στην ισχύ δεν βελτιώσει το σήμα, τότε δημιουργείται handover. 3.7 Συμπεράσματα Σε αυτό το κεφάλαιο είδαμε τον τρόπο με τον οποίο δομείται ένα δίκτυο gsm. Άρα κατανοούμε πως θα είναι η αρχιτεκτονική του δικτύου,του οποίου πρέπει να σχεδιάσουμε αν χρησιμοποιήσουμε τεχνολογία gsm. Συνεπώς οι κυριότερες πληροφορίες που πρέπει να αποκομίσουμε για να κατανοήσουμε τον τρόπο με τον οποίο θασχεδιάσουμε ένα κυψελοειδές δίκτυο σε μία περιοχή με τεχνολογία gsm,είναι ότι για κάθε τρεις κυψέλες χρησιμοποιούμε 1 BTS,4BTS ελέγχονται από 1 BSC, 124 κυψέλες ελέγχονται από ένα MSC και πάντα στο δίκτυο χρειάζεται και ένα G-MSC για να μπορεί το δίκτυο μας να επικοινωνεί με άλλα δίκτυα. Τέλος συνδυάζοντας την ανάλυση,της λειτουργίας της μεταπομπής που κάναμε σε αυτό το κεφάλαιο με την ανάλυση που κάναμε στο προηγούμενο, κατανοούμε εις βάθος τον τρόπο με τον οποίο διαδραματίζεται αυτή η λειτουργία μέσα στο δίκτυό που θα σχεδιάσουμε. 48

49 4. Αρχές μοντελοποίησης ασύρματου καναλιού 4.1 Εισαγωγή Στο κεφάλαιο αυτό αναπτύσσονται δύο χωρία. Στο πρώτο,καταγράφονται βασικές θεωρητικές έννοιες όπου περιγράφονται τα διάφορα προβλήματα διάδοσης, δίδοντας μια σύντομη περιγραφή των φυσικών φαινομένων που εμπλέκονται. Στο δεύτερο, αφού έχουν ήδη αναλυθεί τα τρία φαινόμενα, τα οποία επηρεάζουν τη διάδοση του ασύρματου τηλεπικοινωνιακού σήματος, αναλύουμε τις διαλείψεις μικρής και μεγάλης κλίμακας και παραθέτουμε στατιστικά μοντέλα,τα οποία μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε για την περιγραφή ασύρματων καναλιών αναλόγως τις συνθήκες κάτω από τις οποίες πρέπει να υφίστανται. 4.2 Ασύρματη τηλεπικοινωνία Με τον όρο ασύρματη τηλεπικοινωνία ή ραδιοζεύξεις, εννοούμε τη διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (τα οποία μεταφέρουν τις πληροφορίες), στον χώρο υπεράνω της επιφάνειας της γης. Ένα σύστημα ασύρματης τηλεπικοινωνίας αποτελείται από τα εξής στοιχεία : τον πομπό (transmitter) τη γραμμή τροφοδοσίας (feeder) του πομπού με την κεραία εκπομπής την κεραία εκπομπής (transmitting antenna) το χώρο διαδόσεως ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (path) την κεραία λήψεως (receiving antenna) τη γραμμή σύνδεσης (feeder) της κεραίας λήψεως με το δέκτη το δέκτη (receiver) τους πύργους εγκατάστασης (tower) των κεραιών (όπου κρίνεται απαραίτητο) 49

50 Σχήμα31: Βασικά στοιχεία ενός ασύρματου ραδιοσυστήματος Ο πομπός αποτελείται από τον διαμορφωτή (modulator) ο οποίος εφαρμόζει την προς μετάδοση πληροφορία σε ένα φέρον (carrier) σήμα, έναν προαιρετικό μετατροπέα συχνότητας (frequency up-converter) που ανυψώνει τη συχνότητα εισόδου εξόδου, τον ενισχυτή εξόδου (output amplifier) ο οποίος ενισχύει το σήμα για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις και τον συζεύκτη κεραίας που χρησιμοποιεί έναν κυκλοφορητή (circulator) για να ενώσει ή να διαχωρίσει το λαμβανόμενο από το μεταδιδόμενο σήμα έτσι ώστε να χρησιμοποιείται η ίδια κεραία για εκπομπή και λήψη. Σχήμα32:Βασικά στοιχεία ενός πομπού 50

51 Ο δέκτης αποτελείται από επίσης έναν κυκλοφορητή (circulator) για το διαχωρισμό του λαμβανόμενου από το μεταδιδόμενο σήμα χρησιμοποιώντας την ίδια κεραία, το μετατροπέα συχνότητας (frequency down-converter) για τον υποβιβασμό της συχνότητας προς τα κάτω και τον αποδιαμορφωτή (demodulator) ο οποίος χρησιμοποιείται για την ανάκτηση της πληροφορίας από το φέρον κύμα. Σχήμα33:Βασικά στοιχεία ενός δέκτη Οι κεραίες εκπομπής και λήψεως πρέπει να επιλέγονται έτσι, ώστε να παρέχουν βέλτιστη απόδοση, υψηλή αξιοπιστία στη μετάδοση, ευκολία στην επιλογή συχνότητας και να εναρμονίζονται με τις διεθνείς συστάσεις. Για μετάδοση σημείου προς σημείο (point to point) οι κεραίες είναι ισχυρά κατευθυντικές σχήματος παραβολικού ή χοάνης. Οι πύργοι εγκατάστασης των κεραιών παίζουν σημαντικό ρόλο στην επιτυχή διάδοση των ραδιοκυμάτων. Γι αυτό, θα πρέπει να είναι ανυψωμένοι πάνω από τυχόν εμπόδια που υπάρχουν στη διαδρομή των ραδιοκυμάτων ώστε να εξασφαλίζεται η οπτική επαφή και να λαμβάνουν υπόψη τη σφαιρικότητα της γης. Οι παράγοντες που πρέπει να ληφθούν υπόψη για την επιλογή ενός πύργου είναι το κόστος, οι περιορισμοί λόγω νομοθεσίας, η κίνηση αεροσκαφών στην περιοχή, οι συνθήκες του εδάφους, ο καιρός (φόρτιση λόγω ανέμου) και τα χαρακτηριστικά των κυματοδηγών. Η διάδοση κατά μήκος των γραμμών τροφοδοσίας εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά των γραμμών και των συνθέτων αντιστάσεων στα άκρα τους. Η διάδοση των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων από την κεραία εκπομπής στην κεραία λήψεως εξαρτάται από τα χαρακτηριστικά των κεραιών εκπομπής και λήψεως και από τις φυσικές ιδιότητες της ατμόσφαιρας όπου πραγματοποιείται η διάδοση. Πρέπει να σημειωθεί ότι κατά τη διάδοση στην ατμόσφαιρα, υφίστανται μεταβολές τόσο τα πλάτη όσο και οι φάσεις των ηλεκτρικών σημάτων. 51

52 Για να μεταβιβαστεί η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια από την κεραία εκπομπής στην κεραία λήψεως, απαιτείται η συχνότητα των ρευμάτων που πραγματοποιούν την ακτινοβολία της ενέργειας να είναι αρκετά υψηλή και μεγαλύτερη ενός ορισμένου κατώτερου ορίου, το οποίο εξαρτάται από τις διαστάσεις των κεραιών. Επίσης ο χώρος υπεράνω της γης θεωρείται ως ένα μέσο ενιαίο, ομοιογενές και ισότροπο, έτσι ώστε μια ηλεκτρομαγνητική διαταραχή που παράγεται σε ένα σημείο του ελεύθερου χώρου, διαδίδεται προς όλες τις κατευθύνσεις γύρω από το σημείο αυτό. Συνεπώς για να πραγματοποιήσουμε ταυτόχρονα δύο η περισσότερες ραδιοηλεκτρικές ζεύξεις, απαιτούνται ειδικά τεχνάσματα ώστε να διακρίνουμε τα σήματα της μίας ζεύξεως από αυτά της άλλης. Οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται είναι οι εξής: Χρησιμοποίηση ζωνοπερατών φίλτρων, τα οποία επιτρέπουν τη διέλευση χωρίς εξασθένιση κυματομορφών ορισμένων συχνοτήτων, ενώ εξασθενούν σημαντικά κυματομορφές άλλων συχνοτήτων. Για την πραγματοποίηση δύο ταυτόχρονων ραδιοζεύξεων, παράγονται δύο διαφορετικές φέρουσες συχνότητες και μετά την εκπομπή τους στον ελεύθερο χώρο υπάρχουν ταυτόχρονα και τα δύο ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Έτσι, τοποθετούμε στην είσοδο του δέκτη ένα φίλτρο, το οποίο επιτρέπει τη διέλευση σημάτων της επιθυμητής συχνότητας που είναι ίση ή παραπλήσια εκείνης που παράγεται στον πομπό. Χρησιμοποίηση κατάλληλων κατευθυντικών κεραιών εκπομπής και λήψεως. Υπάρχουν κεραίες εκπομπής, οι οποίες εκπέμπουν ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά κύματα εντός ενός περιορισμένου κώνου, ενώ εκτός αυτού τα εκπεμπόμενα κύματα είναι τόσο εξασθενημένα που δεν επιδρούν σε άλλους δέκτες. Το ίδιο συμβαίνει και με τις κεραίες λήψεως. Η δυσκολία που προκύπτει από τον περιορισμό της ενέργειας εντός μιας προκαθορισμένης γωνίας, εξαρτάται από τις απαιτούμενες διαστάσεις των κεραιών σε συνάρτηση με τη συχνότητα του ηλεκτρομαγνητικού κύματος. Για παράδειγμα, η γωνία ακτινοβολίας μιας κεραίας στο οριζόντιο επίπεδο, δίνεται προσεγγιστικά από τη σχέση α = 60λ/l μοίρες, όπου λ είναι το χρησιμοποιούμενο μήκος κύματος και l η οριζόντια διάσταση της κεραίας. Έτσι, για μια στενή δέσμη ακτινοβολίας της τάξεως της 1 μοίρας, απαιτείται l = 60λ. Συνεπώς αν η χρησιμοποιούμενη συχνότητα είναι f = 1 MHz, τότε προκύπτει l = 18 Km (!), ενώ αν f = 1 GHz θα είναι l = 18 m (ισχύει λ = c/f, όπου c = m/s είναι η ταχύτητα του φωτός). Από τα παραπάνω προκύπτει ότι για κεραίες μεγάλης κατευθυντικότητας πρέπει να χρησιμοποιούνται οι υψηλότερες συχνότητες του φάσματος των ραδιοσυχνοτήτων. Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα ορισμένης συχνότητας υφίστανται ισχυρή απόσβεση κατά τη διάδοσή τους πέραν ορισμένων αποστάσεων. Έτσι είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν ηλεκτρομαγνητικά κύματα της ίδιας συχνότητας σε ταυτόχρονες ζεύξεις, σε περιοχές όμως που δεν βρίσκονται σε οπτική επαφή. Από τα παραπάνω, προκύπτει ότι κατά τη σχεδίαση ενός συστήματος ασύρματης τηλεπικοινωνίας, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα εξής: Όσο υψηλότερη είναι η φέρουσα συχνότητα, τόσο μεγαλύτερο είναι το εύρος ζώνης και τόσο μικρότερες οι διαστάσεις των κεραιών για ορισμένο κέρδος (gain) των 52

53 κεραιών. Αυτό όμως συνεπάγεται μικρότερη απόδοση και αξιοπιστία των ενισχυτών. Μεγάλες κεραίες, σημαίνει μεγάλο κέρδος αλλά και αύξηση του κόστους του σταθμού. Η τοποθέτηση κεραιών σε ψηλούς πύργους ή σε ψηλά βουνά, έχει ως αποτέλεσμα την κάλυψη μεγαλύτερων αποστάσεων αλλά και την αύξηση του κόστους κατασκευής και συντήρησης των σταθμών. Η πραγματοποίηση ραδιοζεύξεων με μεγάλο εύρος ζώνης είναι επιθυμητή διότι αυξάνεται η ικανότητα του συστήματος, όμως πολλές φορές μια δεύτερη παράλληλη ζεύξη μπορεί να αποτελεί μια καλύτερη οικονομικά και τεχνικά λύση. 4.3 Προβλήματα κατά την ασύρματη διάδοση Η ασύρματη διάδοση καθίσταται δύσκολη τόσο σε εξωτερικές περιοχές όσο και σε εσωτερικές,λόγω των πολλών αντικειμένων που παρεμβάλλονται μεταξύ του πομπού και του δέκτη. Αυτά τα αντικείμενα έχουν σαν αποτέλεσμα την εμφάνιση διάθλασης,ανάκλασης και σκέδασης στο σήμα το οποίο εκπέμπεται. Ανάκλαση έχουμε όταν το κύμα προσπίπτει σε αντικείμενα μεγάλων διαστάσεων. Διάθλαση όταν η περιοχή που μεσολαβεί μεταξύ πομπού και δέκτη είναι ανομοιογενής. Σε αυτή την περίπτωση το πρωτεύον κύμα στην ουσία δε φτάνει ποτέ στο δέκτη,αλλά λόγω ανακλάσεων φτάνουν δευτερεύοντα κύματα,αυτή η εκδοχή εμφανίζεται περισσότερο στην περίπτωση που πομπός και δέκτης δεν έχουν οπτική επαφή. Τέλος το φαινόμενο της σκέδασης εμφανίζεται,όταν τα αντικείμενα τα οποία παρεμβάλλονται μεταξύ πομπού και δέκτη είναι αρκετά μικρότερα από το μήκος κύματος,για παράδειγμα μπορούμε να σκεφτούμε τα φύλλα των δέντρων. Σχήμα34:Ανάκλαση Διάθλαση Σκέδαση Λόγω των παραπάνω φαινομένων δημιουργούνται τα εξής προβλήματα κατά την ασύρματη διάδοση: Απώλειες διαδρομής (path losses) Σκίαση (shadowing) Διαλείψεις (fading) 53

54 4.3.1 Απώλειες διαδρομής Απώλειες διαδρομής είναι οι απώλειες,που οφείλονται στην ουσία στη εξασθένηση του σήματος λόγω της απόστασης. Συνεπώς όσο πιο μεγάλη είναι η απόσταση, τόσο το σήμα φθίνει ώσπου πλέον φτάνει σε πολύ μικρές τιμές. Αυτή η παράμετρος έχει σαν αποτέλεσμα να μετράμε την ισχύ λήψης αναλόγως την απόσταση από το σημείο εκπομπής Απώλειες σκίασης Στην ουσία όταν εμφανίζεται ένα μεγάλο εμπόδιο μεταξύ του πομπού και του δέκτη και αυτό το εμπόδιο έχει μεγαλύτερο μέγεθος από το μήκος κύματος του μεταδιδόμενου σήματος,τότε έχουμε το πρόβλημα της σκίασης. Το πρόβλημα αυτό εμφανίζεται με την απότομη πτώση του σήματος λήψης στα σημεία που κρύβει το εμπόδιο αυτό. Για να καταφέρουμε να την περιορίσουμε αυτή την απώλεια χρησιμοποιούμε τις εξής μεθόδους: χρήση κεραιών back to back παθητικό κάτοπτρο αύξηση της ισχύος εκπομπής μέχρι κάποιο επιτρεπτό όριο Οι κεραίες back to back τοποθετούνται στην κορυφή του εμποδίου και εκπέμπουν και από τις δύο μεριές. Το παθητικό κάτοπτρο στην ουσία τοποθετείται και αυτό στην κορυφή του εμποδίου,αλλά αυτό στην ουσία αντανακλά το σήμα που δέχεται προς την περιοχή που επισκιάζεται. Τέλος αυξάνοντας την ισχύ εκπομπής μπορούμε να εξισορροπήσουμε την πτώση ισχύος στις επισκιασμένες περιοχές. Σχήμα35: Παθητικό κάτοπτρο 54

55 Σχήμα36:Κεραία back to back 4.3.3Διαλείψεις Έχουμε δύο είδη διαλείψεων: διαλείψεις μεγάλης κλίμακας διαλείψεις μικρής κλίμακας Διαλείψεις μεγάλης κλίμακας Οι διαλείψεις μεγάλης κλίμακας αντιστοιχούν στη μέση μείωση της ισχύος του σήματος ή στις απώλειες διαδρομής, οι οποίες οφείλονται στην κίνηση του τερματικού σε μεγάλες περιοχές. Αυτό το φαινόμενο επηρεάζεται από το περιβάλλον μεταξύ του πομπού και του δέκτη (λόφοι, δάση, οικοδομικά τετράγωνα κλπ.). Συχνά ο δέκτης υπόκειται σε "σκίαση" από τέτοιου είδους αντικείμενα. Οι κατανομές των διαλείψεων μεγάλης κλίμακας παρέχουν έναν τρόπο εκτίμησης των απωλειών διάδοσης ως συνάρτηση του χρόνου. Αυτό περιγράφεται από τις μέσες απώλειες διάδοσης και από μια λογαριθμοκανονική κατανομή της διακύμανσης γύρω από το μέσο Διαλείψεις μικρής κλίμακας Οι διαλείψεις μικρής κλίμακας αντιστοιχούν στις αλλαγές της περιβάλλουσας και της φάσης του σήματος, οι οποίες είναι αποτέλεσμα μικρών αλλαγών (περίπου ίσων με μισό μήκος κύματος) στην απόσταση του πομπού και του δέκτη. Οι διαλείψεις μικρής κλίμακας χωρίζονται με τη σειρά τους σε δυο μηχανισμούς, τη χρονική διασπορά του σήματος (signal dispersion) και τη χρονική διακύμανση της συμπεριφοράς του καναλιού (variance). 55

56 Η διασπορά είναι ο μηχανισμός,που εκφράζεται ως διασπορά της καθυστέρησης των πολυδιαδρομικών σημάτων στα πεδίο της καθυστέρησης και του χρόνου και ως ένα εύρος ζώνης συνοχής του καναλιού στο πεδίο της συχνότητας Η διακύμανση είναι ο μηχανισμός, που εκφράζεται ως μια περίοδος συνοχής του καναλιού στο πεδίο του χρόνου και ως ένας ρυθμός διαλείψεων του καναλιού στο πεδίο της ολίσθησης Doppler ή ως διασπορά Doppler Οι διαλείψεις μικρής κλίμακας καλούνται διαλείψεις Rayleigh, εάν υπάρχουν πολλές διαφορετικές διαδρομές και δεν υπάρχει ισχυρή συνιστώσα λόγω οπτικής επαφής. Στην αντίθετη περίπτωση, όπου υπάρχει μία ισχυρή LOS συνιστώσα, η κατανομή των διαλείψεων μικρής κλίμακας περιγράφεται από μια Rice σππ(όλα αυτά θα αναλυθόυν στο επόμενο κεφάλαιο). 4.4 Βασικές έννοιες για την ασύρματη διάδοση Ζώνες Fresnel Aν υποθέσουμε ότι έχουμε οπτική επαφή μεταξύ της κεραίας λήψης και της κεραίας εκπομπής, τότε μπορούμε να θεωρήσουμε ότι το σήμα μεταδίδεται σε μια ελλειψοειδή μορφή και μάλιστα αν χωρίσουμε αυτό τον ελλειψοειδή χώρο σε ζώνες, τότε αυτές οι ζώνες είναι οι ζώνες Fresnel. Τώρα στην περίπτωση που κάποιο εμπόδιο εμφανιστεί ανάμεσα σε αυτή τη ζεύξη και αρχίζει να εισέρχεται σε αυτές τις ζώνες,τότε δε θα υπάρξει πρόβλημα στη σύνδεση μέχρι να καταληφθεί η πρώτη ζώνη. Σχήμα37:Ζώνες Fresnel 56

57 O τύπος (4.4) που τις υπολογίζουμε είναι: F n = H νιοστή ζώνη σε μέτρα d 1 = Η απόσταση από τη μία κεραία d 2 = Η απόσταση από την άλλη κεραία λ = Το μήκος κύματος Πολυόδευση Είναι η ταχεία κατανομή της στιγμιαίας τιμής της έντασης του μεταδιδόμενου σήματος,λόγω της μορφής του λαμβανόμενου σήματος,που είναι το άθροισμα σημάτων που λαμβάνονται με διαφορετική καθυστέρηση και γωνία άφιξης. Αυτό συμβαίνει όταν υπάρχουν εμπόδια στο κανάλι σηματοδοσίας,αφού τότε εμφανίζονται ανακλάσεις και διαθλάσεις,οι οποίες φτάνουν στο δέκτη σε διαφορετικό χρόνο και υπό διαφορετική γωνία. Σχήμα38:Πολυόδευση 57

58 4.4.3 Υπολογισμός ισχύος εκπομπής Για να υπολογίσουμε την ισχύ εκπομπής πρέπει καταρχήν να γνωρίζουμε το κατώφλι ευαισθησίας της συσκευής λήψης,το οποίο είναι η ελάχιστη ισχύς που πρέπει να φτάσει στην κεραία λήψης για να μπορέσει να υπάρχει επικοινωνία. Βασικό είναι επίσης να γνωρίζουμε τις απολαβές της κάθε κεραίας (το κέρδος). Στη συνέχεια πρέπει να προσδιορίσουμε τις απώλειες λόγω των καλωδίων μεταξύ των πομποδεκτών και της κεραίας και στο τέλος τις απώλειες του καναλιού,τις οποίες θα τις υπολογίσουμε χρησιμοποιώντας το κατάλληλο μοντέλο για την περιοχή που μελετάμε. Αφού έχουμε όλα αυτά τα δεδομένα μέσω του παρακάτω τύπου υπολογίζουμε την ισχύ εκπομπής. Pt=Pr-Gt-Gr-ΣLi (4.4.3) Pr είναι η ισχύς της λήψης Pt είναι η ισχύς της αποστολής Gt είναι το κέρδος της κεραίας λήψης Gr είναι το κέρδος της κεραίας εκπομπής Σli είναι το σύνολο των απωλειών ΕRP ενεργό ακτινοβολούμενη ισχύς Είναι το γινόμενο της απολαβής (κέρδους) της κεραίας επί την ισχύ που φτάνει στην κεραία του πομπού από το ομοαξονικό καλώδιο. Στη δεύτερη ισχύ έχουν αφαιρεθεί οι απώλειες λόγω του ομοαξονικού καλωδίου. ERP=GtPt (4.4.4.α) Και σε db ERP=Gt+Pt(4.4.4.β) Όπου Gt το κέρδος της κεραίας και Pt η ισχύς που φτάνει στην κεραία. 58

59 4.5 Μοντέλα διαλείψεων Τα απλούστερα στατιστικά μοντέλα που εφαρμόζονται είναι τα μοντέλα Rayleigh και Rice. Εντούτοις, η ευελιξία αυτών των μοντέλων είναι πάρα πολύ περιορισμένη και συχνά μη επαρκής για ικανοποιητική προσαρμογή στα στατιστικά μεγέθη πραγματικών καναλιών που επηρεάζονται από σκίαση. Τέτοια σύνθετα περιβάλλοντα διάδοσης δημιουργούνται όταν οι διαλείψεις πολλαπλής διαδρομής συνυπάρχουν με το φαινόμενο της σκίασης. Οπότε σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούμε πιο σύνθετα μοντέλα όπως το μοντέλο Nakagami Διαλείψεις κατά Rayleigh Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται όταν έχουμε διάδοση στην τροπόσφαιρα και στην ιονόσφαιρα,αλλά κυρίως για την διάδοση σε μία αστική περιοχή με πολύ υψηλή κτιριακή δόμηση. Επίσης μια πολύ βασική προϋπόθεση για να χρησιμοποιήσουμε αυτό το μοντέλο, είναι να μην υπάρχει κυρίαρχη επιβατική ακτίνα σε ζεύξη οπτικής επαφής. Σε αυτό το μοντέλο έχουμε φαινόμενα μικρής κλίμακας διαλείψεων. Ο τύπος που εκφράζει την συνάρτηση πυκνότητας πιθανότητας για αυτές τις διαλείψεις είναι : (4.5.1) Όπου Ω=Ε(R 2 ) όπου R σταθερά Rayleigh. 59

60 4.5.2 Διαλείψεις κατά Rice Οι διαλείψεις κατά Rice ακολουθούν ένα στοχαστικό μοντέλο που βασίζεται σε σήματα πολυόδευσης,αλλά η επιβατική ακτίνα ζεύξης οπτικής επαφής είναι η κυρίαρχη. Ένα κανάλι διαλείψεων Rice μπορεί να περιγραφεί με δύο παραμέτρους Κ και Ω Κ,ΩΚ είναι ο λόγος μεταξύ της ισχύος στην άμεση διαδρομή προς την ισχύ στις άλλες διαδρομές και Ω είναι η συνολική ισχύς και από τις δύο διαδρομές και δρα ως παράγοντας κλιμάκωσης της κατανομής. (4.5.2) Σχήμα39:Rayleigh και Rice διαλήψεις 60

61 4.5.3Μοντέλο διαλείψεων κατά Nakagami O Nakagami παρατήρησε ότι σε περιβάλλοντα διαλείψεων μεγάλης κλίμακας και για διαδόσεις μεγάλων αποστάσεων, τα σήματα εισέρχονται σε γρήγορες διαλείψεις και ακολουθούν την κατανομή Gamma. Σχήμα40:Κατανομή Nakagami pdf cdf και παράμετροι 61

62 4.6 Μοντέλα κατανομής απωλειών Για να μπορέσουμε να προσεγγίσουμε τις απώλειες, όταν έχουμε μία ασύρματη διάδοση, χρησιμοποιούμε κάποια στατιστικά μοντέλα αναλόγως την περιοχή όπου εργαζόμαστε. Αυτά τα μοντέλα έχουν δημιουργηθεί βάση αληθινών μετρήσεων στην εκάστοτε γεωγραφική περιοχή και βασίζονται στα μοντέλα διαλείψεων. Στην ενότητα αυτή αναλύουμε ορισμένα από αυτά τα μοντέλα, τα πιο διαδεδομένα και τα πιο χρήσιμα σε σχέση με το αντικείμενο που μελετάμε.(cell planning) Μοντέλο ελεύθερου χώρου (free space) Αν δεν ορίζονται τα χαρακτηριστικά μετάδοσης ενός καναλιού, συνήθως συμπεραίνεται ότι η εξασθένηση του σήματος με την απόσταση συμπεριφέρεται,σαν η διάδοση να πραγματοποιείται σε ιδανικό ελεύθερο χώρο. Το μοντέλο του ελεύθερου χώρου μεταχειρίζεται την περιοχή μεταξύ των κεραιών μετάδοσης και λήψης ως ελεύθερη από αντικείμενα,που μπορούν να απορροφήσουν ή να ανακλάσουν την ενέργεια ραδιοσυχνότητας (RF). Επίσης υποθέτει ότι, μέσα σε αυτήν την περιοχή, η ατμόσφαιρα συμπεριφέρεται ως τέλεια ομοιόμορφο και μη απορροφητικό μέσο. Επιπλέον, η γη αντιμετωπίζεται σαν να βρίσκεται σε άπειρη απόσταση από το μεταδιδόμενο σήμα (ή ισοδύναμα, σαν να έχει αμελητέο συντελεστή ανάκλασης). Βασικά, σε αυτό το εξιδανικευμένο μοντέλο ελεύθερου χώρου, η μείωση της ενέργειας RF μεταξύ πομπού και δέκτη συμπεριφέρεται σύμφωνα με το νόμο αντιστρόφου τετραγώνου. Η λαμβανόμενη ισχύς εκφρασμένη σε σχέση με την εκπεμπόμενη ισχύ μειώνεται από έναν παράγοντα Ls(d). Αυτός ο παράγοντας, που εκφράζεται κατωτέρω, ονομάζεται απώλεια διαδρομής (path loss) ή απώλεια ελεύθερου χώρου (free space loss) και προϋποθέτει πως η κεραία λήψης είναι ισοτροπική. Ls(d)=λ 2 /(4πd) 2 (4.6.1) Όπου d είναι η απόσταση πομπού δέκτη και λ το μήκος κύματος. 62

63 Σχήμα41:Απώλειες ελεύθερου χώρου Ο τύπος σε λογαριθμική μορφή είναι: L(dB)=32,45+20log(d)+20log(f)(4.6.1.β) Όπου d είναι σε km και f ειναι σε Mhz Μοντέλο log-distance Η απώλεια οδεύσεως υπολογίζεται αναλογικά με το λογάριθμο της απόστασης. Προκειμένου να αυξηθεί η ακρίβεια και η αξιοπιστία του μοντέλου, εισάγεται ένας παράγοντας στον τύπο του μοντέλου που εκφράζει τα φαινόμενα τυχαίας σκίασης. O τύπος γι αυτό το μοντέλο είναι: PL(d)=PL(do)+10log(d/do)+Xς(4.6.2) Όπου το Χσ είναι ο παράγοντας που εκφράζει το φαινόμενο της σκίασης και μεταβάλλεται αναλόγως την περιοχή εργασίας.π.χ για σπίτι είναι 3,ενώ για γραφείο είναι 1, Μοντέλο Okumura Το μοντέλο Okumura είναι για αστικές περιοχές,δημιουργήθηκε χρησιμοποιώντας δεδομένα που συλλέχθηκαν στην πόλη του Τόκιου στην Ιαπωνία. Το μοντέλο είναι ιδανικό για χρήση σε πυκνοκατοικημένες πόλεις, αλλά όχι για πολλά ψηλά κτήρια. Το μοντέλο αυτό χρησίμευσε ως βάση για την μοντέλο Hata. 63

64 Ο τύπος που το περιγράφει είναι: L 50 (db) = L F + A(f,d)-G(hte)-G(hre)-G AREA (4.6.3) Όπου Lf είναι η απώλεια όδευσης ελεύθερου χώρου G(Hte) είναι το κέρδος της κεραίας μετάδοσης G(Hre) είναι το κέρδος της κεραίας λήψης G AREA είναι το κέρδος που οφείλεται στον τύπο του περιβάλλοντος Hte=Hts-Hgo (Ηts είναι το ύψος της κεραίας σταθμού βάσης και Hgo το μέσο επίπεδο εδάφους σε μία ζώνη 3-15 km γύρω από τον πομπό του σταθμού βάσης. G(hte)=20log(hte/200) 1000m>hte>30m G(hre)=10log(hre/3) 10m>hre>3m G(hre)=10log(hre/3),hre<3m Μοντέλο Hata To μοντέλο Hata είναι μια αναπτυγμένη έκδοση του μοντέλου Okumura, είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο μοντέλο διάδοσης, για την πρόβλεψη των απωλειών σε κατοικημένες περιοχές. Αυτό το μοντέλο ενσωματώνει πληροφορίες από το μοντέλο Okumura και αναπτύσσεται περαιτέρω λαμβάνοντας υπόψη τις επιπτώσεις των περιθλάσεων, ανακλάσεων και σκεδάσεων που προκαλούνται από τη δομή της πόλης. Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται για την προσέγγιση των απωλειών για: αστικές περιοχές ημιαστικές περιοχές Μοντέλο Ηata-Urban Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται για τις αστικές περιοχές και ο τύπος που το περιγράφει είναι ο παρακάτω: L(dB)= (fc)-13.82log(hte)-a(hre)+( loghte)logd( ) 64

65 f είναι η συχνότητα σε Μhz( ) hte είναι το ενεργό ύψος πομπού (ΣΒ) σε μέτρα (από 30 εώς 200) hre είναι το ενεργό ύψος κινούμενου συνδρομητή (δέκτη) (1 έως 10μέτρα) d είναι το μήκος οδεύσεως (απόσταση ΣΒ-κινούμενου συνδρομητή) (1-20χλμ.) a(hre) είναι ο συντελεστής διόρθωσης για το ενεργό ύψος της κεραίας του κινούμενου συνδρομητή ως συνάρτηση του μεγέθους της υπό κάλυψης περιοχής. Για μικρή ως μεσαίου μεγέθους πόλη,ο συντελεστής διόρθωσης δίνεται από τη σχέση : a(hre)=(1.11logfc-0.7)hre-(1.56fc-0.8) db( α) Για μεγάλη πόλη έχουμε τις εξής δύο σχέσεις: a(hre)=8.29(log(1.54hre)) για fc<300mhz( β) a(hre)=3.2(log(11.75hre)) για fc>300mhz ( γ) Μοντέλο Hata-Suburban Το μοντέλο αυτό χρησιμοποιείται για ημιαστικές περιοχές και ο τύπος που το περιγράφει είναι ο παρακάτω: L(dB)=L urban (db)-4.78(log(fc)) logfc+40.94( ) Σχήμα42:Ιστορική πορεία των μοντέλων 65

66 4.6.5 Μοντέλο Ray-Tracing Το μοντέλο Ray-tracing είναι ένα μοντέλο πολλών επιβατικών ακτινών και χρησιμοποιείται για εξωτερικούς χώρους,όσο και για εσωτερικούς. Λόγω της φύσης του όσο πιο πολλές ακτίνες χρησιμοποιούμε στην προσομοίωση, τόσο πιο αξιόπιστο καθίσταται το μοντέλο. Ικανοποιητικά αποτελέσματα παίρνουμε όταν χρησιμοποιούμε τουλάχιστον 8 επιβατικές ακτίνες. Ο τύπος που το εκφράζει φαίνεται παρακάτω: L=Pr/Pt=(λ/4pr 1 ) 2 [Gdirect+ΣG Ri Ri(r 1 /r i )e {-jk(ri-r1)} ] (4.6.5) Lp είναι η απώλεια οδεύσεως Pr είναι η ισχύς λήψης Pt είναι η εκπεμπόμενη ισχύς λ είναι το μήκος κύματος r1 είναι το μήκος διαδρομής απευθίας ζεύξης ri είναι το μήκος διαδρομής I ακτίνας Ri είναι ο συντελεστής ανάκλασης Fresnel Gdirect είναι το γινόμενο κατευθυντικότητας πομπού δέκτη για την απευθείας ζεύξη Gri είναι το γινόμενο κατευθυντικότητας πομπού δέκτη για την I ακτίνα K=2π/λ (κυματικός αριθμός) Μοντέλο Egli Αυτό το μοντέλο εισήχθη για πρώτη φορά από τον John Egli το 1957 και προήλθε από πραγματικά δεδομένα για UHF και VHF τηλεοπτικές μεταδόσεις σε πολλές μεγάλες πόλεις. Προβλέπει το συνολικό path loss για μια point to point(σαμιακή) σύνδεση. Συνήθως χρησιμοποιείται για εξωτερικούς χώρους και το μεγάλο του πλεονέκτημα είναι ότι είναι πολύ γρήγορο στον υπολογισμό του. Ο τύπος που το περιγράφει φαίνεται παρακάτω: Α(dB)=40logd+20logf-20log(ht8hr)-32(4.6.6) Όπου d είναι η απόσταση που διανύει το σήμα σε km f είναι η συχνότητα σε Mhz ht είναι το ύψος της κεραίας μετάδοσης πάνω από το έδαφος σε m hr είναι το ύψος της κεραίας λήψης πάνω από το έδαφος σε m 66

67 4.7 Συμπεράσματα Σε αυτό το κεφάλαιο είδαμε που οφείλονται οι απώλειες που έχει το σήμα εκπομπής κατά τη διάδοσή του στο περιβάλλον. Επίσης παρουσιάστηκαν μοντέλα διαλείψεων και αρκετά μοντέλα διάδοσης.από αυτά τα μοντέλα όπως είδαμε για τη σχεδίασή μας, θα χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο Hata για αστικές περιοχές και για ημιαστικές.στην πραγματικότητα όμως θα έπρεπε με βάση αυτό το κεφάλαιο να πάρουμε μετρήσεις και στη συνέχεια να καταλήξουμε σε πιο μοντέλο θα χρησιμοποιήσουμε. Παρόλα αυτά,μετά από έρευνα που κάναμε στο διαδίκτυο,καθώς και με τη χρήση έτοιμων μετρήσεων καταλήξαμε στο μοντέλο Hatta. 67

68 5.Αποτύπωση γεωγραφικής περιοχής ενεργού κάλυψης και σενάριο πειραματικών μετρήσεων για αποτύπωση. 5.1Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο θα παρουσιάσουμε στην αρχή την περιοχή,στην οποία θα πραγματοποιηθεί η κυψελοειδής σχεδίαση. Λαμβάνοντας ταυτόχρονα υπόψη μας το ανάγλυφο της περιοχής αυτής. Στη συνέχεια θα παρουσιάσουμε όλα τα στοιχεία,που έχουμε λάβει σαν δεδομένα για τον σχεδιασμό αυτό. Καταρχήν τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας που θα χρησιμοποιήσουμε (gsm). Από την μεριά της τηλεπικοινωνιακής κίνησης τον αριθμό των συνδρομητών,το μέσο χρόνο κλήσης του κάθε συνδρομητή και το Βlocking probability που έχουμε επιλέξει. Από τη μεριά του εξοπλισμού ραδιοκάλυψης,το είδος του ομοαξονικού καλωδίου που θα χρησιμοποιήσουμε,το κέρδος της κεραίας εκπομπής, κέρδος της κεραίας λήψης, και τα όρια της ισχύος εκπομπής. Επίσης θα παρουσιάσουμε τι μοντέλα απωλειών θα χρησιμοποιήσουμε για την ραδιοκάλυψη και τι φίλτρα θα βάλουμε στο σταθμό βάσης. 5.2 Αποτύπωση της γεωγραφικής περιοχής ενεργού κάλυψης Η γεωγραφική περιοχή,που θα μελετήσουμε είναι ο δήμος Πατρών ο οποίος αποτελείται από: την Πάτρα το Ρίο τη Μεσσάτιδα την παραλία Πατρών τα Βραχνέικα Την Πάτρα τη χωρίζουμε σε τρία τμήματα για να μπορέσουμε να την μελετήσουμε καλύτερα λόγω μεγάλης διαφοροποίησης στην πυκνότητα του πληθυσμού. Πάτρα : κέντρο Πάτρας Ορεινή ζώνη Ορεινοί Οικισμοί 68

69 σχήμα43:διαχωρισμός δήμου Πατρέων σε τμήματα Αυτή είναι η τμηματοποίηση, δηλαδή θα δουλέψουμε για κάθε τμήμα ξεχωριστά παρακάτω φαίνεται η διαστασιολόγηση της κάθε περιοχής ξεχωριστά. Περιοχή Διαστάσεις km 2 Bουνό 103,98 Χωριά 209,98 Κέντρο 19 Ρίο Μεσσάτιδα 66,37 Παραλία 11,98 Βραχνέικα 32,11 Πίνακας6:διαστάσιες γεωγραφικών τμημάτων 69

70 Παρατήρηση Οι μετρήσεις αυτές εκτός από το Ρίο,το Κέντρο της Πάτρας και τα Χωριά είναι επίσημες από τον δήμο Πατρέων. Οι μετρήσεις του Ρίου,του Κέντρου, των χωρίων και του βουνού προκύψαν μετά από ακριβείς μετρήσεις με τη βοήθεια του προγράμματος Google earth. Για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε το ανάγλυφο της Πάτρας χρησιμοποιήσαμε την παρακάτω εικόνα και μετρήσαμε με το Google earth τα υψώματα, για να δούμε στη συνέχεια άμα θα έχουμε το φαινόμενο της σκίασης σε κάποιες περιοχές κάλυψης. Σχήμα44:Το ανάγλυφο του δήμου Πατρέων 70

71 5.3 Χαρακτηριστικά δικτύου gsm Έχουμε το GSM 900 και το GSM 1800 GSM 900 Το 1990 άρχισαν να λειτουργούν τα πρώτα δίκτυα GSM στη ζώνη συχνοτήτων των 900 MHz. Η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) παραχώρησε ένα ζεύγος συχνοτήτων, από τα 890 έως τα 915 MHz και από τα 935 έως τα 960 MHz. Η πρώτη περιοχή χρησιμοποιείται για την επικοινωνία του κινητού με τον σταθμό βάσης (Up link), ενώ η δεύτερη για την επικοινωνία του σταθμού βάσης με το κινητό (down link). Οι περιοχές (ζώνες) των 25ΜΗz υποδιαιρούνται η καθεμία σε (1 ελεύθερο) κανάλια συχνότητας και κάθε κανάλι έχει εύρος ζώνης 200 KHz. Όλο αυτό το σύστημα ονομάστηκε GSM 900 ή Standard GSM. GSM 1800 Στη συνέχεια, το 1991, αναπτύχθηκε το σύστημα DCS 1800, στο οποίο διατηρείται η δομή ενός GSM 900 δικτύου αλλά χρησιμοποιούνται διαφορετικά ζεύγη συχνοτήτων, από τα 1710 έως τα 1785 MHz Up link και από τα 1805 έως τα 1880 MHz Down link. Οι περιοχές των 75MHz υποδιαιρούνται η καθεμία σε 374 (+ 1 ελεύθερο) κανάλια και κάθε κανάλι έχει εύρος ζώνης 200 KHz. Αυτή η αλλαγή στην ζώνη συχνοτήτων έγινε διότι οι ζώνες του GSM 900 στην Ευρώπη ήταν πιασμένες από άλλους παρόχους κινητής τηλεφωνίας. Σήμερα, όλες οι εταιρίες κινητής τηλεφωνίας χρησιμοποιούν και τα δύο συστήματα(gsm 900/GSM 1800) στα δίκτυα τους αυξάνοντας αισθητά τη χωρητικότητά στα δίκτυα τους. Στα τέλη δεκαετίας του 1990 η GSM World Association αποφάσισε να μετονομάσει το DCS 1800 σε GSM 1800 για να φανεί η δυναμικότητα και η παγκοσμιότητα του GSM. Εμείς θα μελετήσουμε κυρίως το GSM 900. Κάθε συστάδα αποτελείται από 12 κυψέλες δηλαδή έχει αριθμό επαναχρησιμοποίησης Ν=12. Κάθε πάροχος χρησιμοποιεί 62 συχνότητες,δηλαδή από το εύρος των συχνότητες παραχωρούνται οι μισές σε κάθε πάροχο. Αυτές οι συχνότητες φαίνονται στον παρακάτω πίνακα (απαλλαγμένες από όλες τις παρεμβολές). c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 f1 f2 f3 f4 f5 f6 f7 f8 f9 f10 f11 f12 f13 f14 f15 f16 f17 f18 f19 f20 f21 f22 f23 f24 f36 f35 f34 f33 f32 f31 f30 f29 f28 f27 f26 f25 f37 f38 f39 f40 f41 f42 f43 f44 f45 f46 f47 f48 f49 f50 f51 f52 f53 f54 f55 f56 f57 f58 f59 f60 f61 f62 Πίνακας7:απαλλαγμένος πίνακας συχνοτήτων 71

72 Όπου οι κοκκινισμένες συχνότητες δεν χρησιμοποιούνται και όπου έχουμε f1 είναι η αρχή του εύρους ζώνης των συχνοτήτων που χρησιμοποιούμε κάθε φορά και αναλόγως με τον δείκτη ανεβάζουμε κατά 0,2ΜHz. Για παράδειγμα αν μιλάμε για gsm 900 και για up-link σύνδεση MHz η f1 θα είναι η 890ΜHz η f3 αντίστοιχα θα είναι η 890+2*0.2=890.4 δηλαδή χρησιμοποιείται ένας γενικός τύπος fv=f1+(v-1)b.w.. Κάθε συχνότητα μπορεί να εξυπηρετήσει 8 κανάλια λόγω TDMA διαμόρφωσης. 5.4 Συνδρομητικό φορτίο κίνησης Καταρχήν για να προσδιορίσουμε τον αριθμό των συνδρομητών,πρέπει να γνωρίζουμε τον πληθυσμό του δήμου Πατρέων, σε κάθε τμήμα που τον έχουμε χωρίσει. Αυτή την πληροφορία την αποκομίσαμε πάλι από το δήμο Πατρέων και είναι μετρήσεις, που έγιναν το Σύμφωνα με αυτές τις μετρήσεις προέκυψε ο παρακάτω πίνακας. Πίνακας8:πληθυσμιακός πίνακας Περιοχή Πληθυσμός Βουνό 8059 Χωριά Κέντρο Ρίο Μεσσάτιδα Παραλία 9074 Βραχνέικα 5094 ΣΥΝΟΛΟ Θεωρούμε ότι κάθε συνδρομητής χρησιμοποιεί τη γραμμή κατά μέσο όρο σε διάστημα 1 ώρας (60 λεπτά) 1,5 λεπτά άρα το φορτίο του κάθε χρήστη θα είναι α=0.025 erlang. Χρησιμοποιούμε blocking probability 1%,2%,3%,5%. Για να κάνουμε το διαχωρισμό στο χάρτη, σε κέντρο Πάτρας,βουνό και χωριά στην ουσία χρησιμοποιείσαι τον προηγούμενο χάρτη που φαίνεται η δομή του δήμου Πατρέων καθώς και από μία έρευνα στο internet καταλήξαμε σε αυτό τον πληθυσμιακό και χωρικό διαχωρισμό. 72

73 Σχήμα45:Ανομοιογένεια στην πληθυσμιακή πυκνότητα της Πάτρας 5.5 Εξοπλισμός ραδιοκάλυψης Έχουμε δεδομένα τα παρακάτω στοιχεία: Κέρδος κεραίας λήψης και εκπομπής Είδος ομοαξονικού καλωδίου που θα χρησιμοποιήσουμε Είδος φίλτρου που θα χρησιμοποιήσουμε (combiner) Κατώφλι ευαισθησίας κινητών (ελάχιστη ισχύς λήψης) Όρια ισχύς εκπομπής Κέρδος κεραίας λήψης και εκπομπής Το κέρδος της κεραίας εκπομπής δηλαδή του σταθμού βάσης θα είναι 8dB ενώ του κινητού θα είναι 1.2dB. 73

74 Σχήμα46:Κεραία σταθμού βάσης Είδος ομοαξονικού καλωδίου που θα χρησιμοποιήσουμε Καταρχήν το ομοαξονικό καλώδιο θα το χρησιμοποιήσουμε για να ενώσουμε το σύστημα πομποδεκτών με την κεραία. Αυτό που μας ενδιαφέρει για το καλώδιο που θα χρησιμοποιήσουμε είναι το μέγεθος των απωλειών που προκαλεί. Γι αυτό το λόγο μετά από έρευνα καταλήξαμε στα παρακάτω πιο διαδεδομένα για τη χρήση που το θέλουμε. Τύπος καλωδίου Εσωτερική διάμετρος mm Συνολική διάμετρος mm Αντίσταση ohm Διάδοση v/c Βάρος kg/100m RG58CU , RG213U 10, ,66 15,5 101 RG174 2, ,66 1,1 101 H100 9, , AIRcomPlus 10, , H 2000FLEX 10, , H5OO 9, ,81 13,5 82 RG11 10, ,66 13,9 67 RG59 6, ,66 5,7 67 Χωρητικότητα pf/m Πίνακας9:χαρακτηριστικά coax 74

75 Απώλειες ανά 100 μέτρα σε db για τις παρακάτω συχνότητες Τύπος καλωδίου RG58CU 4,6 6, ,6 17,8 33,2 64,5 110 RG213U 2,2-3,1 4,4 6,2 7,9 14,8 27,5 41 RG H ,8-4,9 8, ,4 AIRcomP 0, ,3 4,5 8,2 14,5 21,5 lus H 1,1 1,4 2 2,7 3,9 4,8 8,5 15,7 21,8 2000FLE X H5OO 1, ,9 4,1 5,6 9,3 16,8 24,1 RG ,6 6,9-17,5 - RG , Πίνακας10:απώλειες coax Τύπος καλωδίου 100μ για 900 Μhz Απώλειες σε db ανά Ομοαξονικό καλώδιο RG-213 Military 18 RG-58 BIOKAL Ομοαξονικό καλώδιο 4 RG-59 BIOKAL Ομοαξονικό καλώδιο S BIOKAL Ομοαξονικό καλώδιο 18,9 Τέλος καταλήξαμε στο RG-213 Military καθώς φαίνεται να είναι το πιο ιδανικό για τη χρήση που το θέλουμε αφού σχεδόν σε όλους τους σταθμούς βάσης που κατασκευάζουν αυτό χρησιμοποιούν. Σχήμα47:Ομοαξονικό καλώδιο 75

76 5.5.3 Combiner Τα φίλτρα που χρησιμοποιούμε είναι δύο εισόδων μίας εξόδου. Άρα όπως έχουμε δει και στο κεφάλαιο 2 ο αριθμός τους θα ισούται με τον αριθμό των πομποδεκτών σε κάθε σταθμό βάσης ελαττωμένο κατά μία μονάδα. Σχήμα48:Combiner δύο εισόδων μιας εξόδου Κατώφλι ευαισθησίας συσκευής GSM Το κατώφλι ευαισθησίας των συσκευών gsm κυμαίνεται γύρω στα -100dbm.Για την ακρίβεια μετά από έρευνα καταλήξαμε από ένα δείγμα 49 συσκευών,ότι το μέσο κατώφλι ευαισθησίας είναι dbm. Στους υπολογισμούς μας θα χρησιμοποιήσουμε το - 100dBm. Το κατώφλι ευαισθησίας είναι το κατώτερο όριο ισχύος σήματος, που πρέπει να φτάνει στη συσκευή, για να επιτευχθεί σύνδεση μεταξύ της συσκευής και του σταθμού βάσης. Άρα για μας δεν είναι τίποτα άλλο παρά η ισχύς λήψης. Σχήμα49:Συσκευή gsm με s.l. -101dBm 76

77 5.5.5 Όριο ισχύς εκπομπής Το όριο ισχύς εκπομπής καθορίζεται με βάση τον οργανισμό etsi και κύριοι παράγοντες που τον προσδιορίζουν,είναι η ανθρώπινη υγεία και η οικονομία. Διότι αν εκπέμπουμε με πολύ μεγάλη ισχύ εκτός από το ότι είναι πολύ βλαβερό για τους ανθρώπους, που θα εκτίθενται σε αυτή την ακτινοβολία, θα είναι και αντιοικονομικό. Εμείς στα πλαίσια αυτής της μελέτης θα πρέπει να κινηθούμε κοντά στα 40watt. Σχήμα50: Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που δέχεται ένας εγκέφαλος με τα ήδη υπάρχοντα όρια 5.6 Μοντέλα απωλειών Τα μοντέλα που θα χρησιμοποιήσουμε σε αυτή μας τη μελέτη είναι το Hata-urban για τις αστικές περιοχές και το Ηata-Suburban για τις ημιαστικές. Μοντέλο Ηata-Urban L(dB)= (fc)-13.82log(hte)-a(hre)+( loghte)logd(5.6) 77

78 f είναι η συχνότητα σε Μhz( ) hte είναι το ενεργό ύψος πομπού (ΣΒ) σε μέτρα (από 30 έως 200) hre είναι το ενεργό ύψος κινούμενου συνδρομητή (δέκτη) (1 έως 10μέτρα) d είναι το μήκος οδεύσεως (απόσταση ΣΒ-κινούμενου συνδρομητή) (1-20χλμ.) a(hre) είναι ο συντελεστής διόρθωσης για το ενεργό ύψος της κεραίας του κινούμενου συνδρομητή ως συνάρτηση του μεγέθους της υπό κάλυψης περιοχής. a(hre)=(1.11logfc-0.7)hre-(1.56fc-0.8) db(5.6.a) Μοντέλο Hata-Suburban L(dB)=L urban (db)-4.78(log(fc)) logfc+40.94(5.6.b) Επίσης λόγω της ανομοιογένειας του εδάφους στο βουνό θα λάβουμε υπόψη μας,μία βύθιση στο σήμα λόγω της σκίασης που του προκαλείται από μεγάλους βραχώδεις όγκους. Το ίδιο θα συμβεί και στο κέντρο της Πάτρας για την περιοχή του δασυλλίου. Στον παρακάτω χάρτη φαίνονται τα σημεία που θα έχουμε σκίαση. Σχήμα51:Σημεία που έχουμε σκίαση 78

79 5.7 Συμπεράσματα Όπως είδαμε σε αυτό το κεφάλαιο,χωρίσαμε την περιοχή του δήμου Πατρέων σε τμήματα αναλόγως την πληθυσμιακή τους πυκνότητα. Πολύ σημαντικό επίσης είναι ότι εντοπίσαμε κάποιες περιοχές,στις οποίες εμφανίζεται το φαινόμενο της σκίασης, πράγμα το οποίο πρέπει να λάβουμε υπόψη μας για τον υπολογισμό της ισχύος εκπομπής σε αυτές τις περιοχές. Τέλος το σενάριο των παραμετρικών μετρήσεων που δόθηκε είναι πολύ κοντά στην πραγματικότητα, κάτι το οποίο σημαίνει ότι ο σχεδιασμός μας θα είναι αρκετά αληθοφανής. 79

80 6. Υλοποίηση αλγορίθμου κυψελοειδούς σχεδιασμού 6.1 Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο παρουσιάζεται ο αλγόριθμος τον οποίο χρησιμοποιήσαμε σαν εργαλείο για την υλοποίηση του σχεδιασμού μας. Για να μπορέσει να γίνει πιο κατανοητός θα τον χωρίσουμε σε τρία τμήματα,όπως ακριβώς σχεδιάστηκε. Στο πρώτο τμήμα θα υπολογίζουμε πόσα κανάλια θα χρησιμοποιούμε,αναλόγως το συνδρομητικό φορτίο και το blocking probability που έχουμε. Στο δεύτερο, αναλόγως με την τεχνολογία που έχουμε θα δημιουργούμε τον πίνακα συχνοτήτων,που είναι απαλλαγμένος από παρεμβολές και στη συνέχεια,βάση αυτού,για κάθε κυψέλη θα προσδιορίζουμε τις συχνότητες που θα χρησιμοποιούμε. Τέλος στο τρίτο τμήμα, θα υπολογίζουμε την ισχύ με την οποία θα εκπέμπουμε και θα εμφανίζουμε μία γραφική παράσταση της ισχύος εκπομπής σε συνάρτηση με την απόσταση για να δούμε γενικότερα τη συμπεριφορά της.τα πρώτα δύο τμήματα γράφτηκαν σε C# και τα ενοποιήσαμε, δηλαδή η έξοδος του πρώτου έγινε είσοδος του δεύτερου. Το τρίτο τμήμα γράφτηκε σε matlab,λόγω διευκόλυνσης που προσφέρει αυτή η γλώσσα στην γραφική απεικόνιση. 6.2 Αλγόριθμος υπολογισμού των απαιτούμενων καναλιών Στην πραγματικότητα αυτός ο αλγόριθμος βασίζεται στον τύπο υπολογισμού της πιθανότητας αστοχίας κλήσης,τον Erlang-B. Pb είναι η πιθανότητα του μπλοκαρίσματος m αριθμός καναλιών Ε = λ h είναι το συνολικό ποσό της κίνησης που προσφέρονται σε Erlangs Για να υλοποιηθεί υπάρχουν τρεις διαφορετικοί τρόποι,οι οποίοι αναλύονται ο καθένας ξεχωριστά στη συνέχεια. 80

81 6.2.1 Πρώτος τρόπος υλοποίησης Ο πρώτος τρόπος είναι με τη χρήση απευθείας του μαθηματικού τύπου,καθώς και των αντιστρόφων του. Το πρόγραμμα σου ζητάει ως δεδομένα δύο παραμέτρους κάθε φορά, δηλαδή το συνδρομητικό φορτίο και το blocking probability, ή τον αριθμό των καναλιών και το blocking probability,ή τον αριθμό των καναλιών και το συνδρομητικό φορτίο και υπολογίζει χρησιμοποιώντας τον αντίστοιχο τύπο κάθε φορά, τον αριθμό των καναλιών, ή το συνδρομητικό φορτίο,ή το blocking probability. Δυστυχώς αν και είναι ο τρόπος που χρειάζεται τη λιγότερη μνήμη, είναι πολύ δύσκολη η υλοποίηση του,καθώς είναι δύσκολη η δημιουργία των αντίστροφών του. Η δυσκολία αυτή έγκειται στο γεγονός ότι ο πρωταρχικός τύπος έχει παράγοντες που υπολογίζονται με την λύση σειρών, με αποτέλεσμα να είναι σχεδόν ακατόρθωτο να βρούμε τους αντίστροφους. Μια καλή λύση σε αυτό το πρόβλημα είναι μέσω του πρωταρχικού τύπου και με μία επαναληπτική μέθοδο να δημιουργείται ο πίνακας erlang-b,δηλαδή να του δίνουμε σα δεδομένα το συνδρομητικό φορτίο και τον αριθμό των καναλιών με ένα βήμα που θα το ορίζουμε εμείς και το πρόγραμμα να υπολογίζει το blocking probability, καταχωρώντας τις λύσεις σε ένα τρισδιάστατο πίνακα. Στη συνέχεια όταν εμείς θα δίνουμε σα δεδομένα στο πρόγραμμα δύο διαστάσεις(όπως και πριν δύο δεδομένα),θα ανατρέχει στον πίνακα και με μία λειτουργία αναζήτησης θα μας υπολογίζει την τρίτη διάσταση, δηλαδή το δεδομένο που θέλουμε.βέβαια αυτή η λύση, απαιτεί πολύ χρόνο ειδικά αν το βήμα που θα χρησιμοποιήσουμε είναι μικρό και καθόμαστε να δημιουργούμε κάθε φορά τον πίνακα από την αρχή. Στην περίπτωση που τον πίνακα αυτό τον αποθηκεύσουμε και τον χρησιμοποιούμε κάθε φορά χωρίς δηλαδή να τρέχουμε όλο το πρόγραμμα, τότε λύσαμε το πρόβλημα χρόνου, ενώ ταυτόχρονα μας δίνεται η δυνατότητα να προσδιορίσουμε την ακρίβειά του με την κατάλληλη επιλογή του βήματος επανάληψης Δεύτερος τρόπος υλοποίησης Ο δεύτερος τρόπος υλοποίησης βασίζεται στη χρήση του αναδρομικού τύπου Erlang-B που φαίνεται παρακάτω: (6.2.2) B(E,j) είναι το blocking probability (πιθανότητα αστοχίας ) Ε φορτίο κίνησης j αριθμός καναλιών 81

82 Με τη χρήση αυτού του τύπου,καθώς βέβαια και μίας επαναληπτικής μεθόδου, που θα επαναθέτει με ένα βήμα το συνδρομητικό φορτίο,θα δημιουργούμε έναν τρισδιάστατο πίνακα και όπως και στον 1ο τρόπο υλοποίησης, με τη χρήση αυτού του πίνακα θα προσδιορίζουμε κάθε φορά τη ζητούμενη παράμετρο δίνοντας κάθε φορά σαν δεδομένο τις άλλες δύο παραμέτρους Τρίτος τρόπος υλοποίησης Μετά από έρευνα που κάναμε στο internet,παρατηρήσαμε ότι υπάρχουν πολλοί έτοιμοι πίνακες erlang-b,τους οποίους μπορούμε να τους χρησιμοποιήσουμε απευθείας. Η μόνη δυσκολία που συναντήσαμε είναι,ότι οι πίνακες αυτοί είναι υπό μορφή pdf και word αρχεία οπότε έπρεπε να βρούμε έναν αλγόριθμο,που θα μπορεί να τους διαβάζει. Έτσι φτιάξαμε ένα πρόγραμμα, το οποίο διαβάζει πίνακες pdf και word,αναγνωρίζοντας τα κενά μεταξύ των στοιχείων του πίνακα (tab). Στη συνέχεια με μία διαδικασία αντιστοίχισης χρησιμοποιώντας αυτούς τους πίνακες μπορέσαμε όπως και στα άλλα δύο προγράμματα να φτιάξουμε έναν αλγόριθμο,με τον οποίο θα βρίσκουμε το στοιχείο που ψάχνουμε δίνοντας σαν δεδομένα τις άλλες δύο παραμέτρους. Σε αυτή την εργασία χρησιμοποιήσαμε τον τρίτο τρόπο υλοποίησης, διότι αφενός είναι ο πιο γρήγορος και αφετέρου το πρόγραμμα αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για οποιαδήποτε τρισδιάστατο πρόβλημα, το μόνο που χρειάζεται είναι να αλλάξουμε τον πίνακα. Ένα τμήμα του πίνακα που χρησιμοποιήσαμε φαίνεται παρακάτω. Σχήμα52:Πίνακας Erlang-B 82

83 Σχήμα53:Το πρόγραμμα 6.3 Αλγόριθμος προσδιορισμού συχνοτήτων ανά κυψέλη Με αυτό τον αλγόριθμο, αφού φτιάξουμε τον πίνακα των συχνοτήτων που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε για κάθε τεχνολογία δικτύων (2 ης ή 3 ης γεννιάς), απαλλαγμένο φυσικά από παρεμβολές,τον χρησιμοποιούμε σαν βάση για τον προσδιορισμό των συχνοτήτων που θα πρέπει να έχει κάθε κυψέλη,καθώς και τον αριθμό των κυψελών που πρέπει να καλύψει την εκάστοτε περιοχή αναλόγως με την απαίτηση της σε κανάλια. Τέλος υπολογίζουμε πόσους πομποδέκτες θα χρησιμοποιήσουμε,πόσα φίλτρα και το εύρος ζώνης συχνοτήτων,που θα πρέπει να διαχωρίζει ή να συνθέτει το κάθε φίλτρο Υλοποίηση του αλγορίθμου Καταρχήν έχουμε σαν δεδομένο τον αριθμό επαναχρησιμοποίησης των συχνοτήτων,τον αριθμό των συχνοτήτων, και το εύρος ζώνης που προσφέρεται σε κάθε τεχνολογία. Για να γίνει κατανοητή η περιγραφή του αλγορίθμου αυτού θα δείξουμε πως το φτιάξαμε για το gsm. Αν θέλαμε να τον υλοποιήσουμε για κάποια τεχνολογία δικτύου 3 ης γενιάς θα ακολουθούσαμε τα ίδια βήματα μόνο που θα αλλάζαμε τις αρχικές παραμέτρους. Στο gsm όπως είδαμε θα χρησιμοποιήσουμε 62 συχνότητες, αφού τόσες είναι οι συχνότητες που παραχωρούνται σε κάθε πάροχο για up-link ή down-link αντίστοιχα. Επίσης θα έχουμε αριθμό επαναχρησιμοποίησης 12. Το πρώτο πράγμα που κάνουμε είναι να θέσουμε ένα πίνακα 12 στηλών,όπου κάθε στήλη θα είναι και μία κυψέλη και 6 σειρών αφού θα χρησιμοποιήσουμε 62 συχνότητες (62/12=>6 σειρές). Στη συνέχεια γεμίζουμε τον πίνακα με συχνότητες οι οποίες θα συμβολίζονται με ακεραίους αριθμούς από το 1 έως το 62. Δηλαδή όπου θα βάζαμε f1 βάζουμε 1,όπου f34 βάζουμε 34. Τον πίνακα το γεμίζουμε αυξάνοντας τον αριθμό ανά στήλη δηλαδή το στοιχείο Α11 του πίνακα θα πάρει την τιμή 1 και το στοιχείο Α22 την τιμή 2. 83

84 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c Πίνακας11:αρχικός πίνακας καταχωρήσεων αλγορίθμου Με αυτό το τρόπο αν διαβάσουμε τον πίνακα ανά στήλη απαλλασσόμαστε από τις παρεμβολές γειτονικού καναλιού. Για να απαλλαγούμε από τα προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης μέχρι και τρίτης τάξης, όπως έχουμε δει από το 2ο κεφάλαιο χρησιμοποιούμε τον αλγόριθμο του Mifsud. Aν έχω δεδομένο αριθμό συχνοτήτων(f1,f2,..,fk) οι οποίοι ισαπέχουν μεταξύ τους, δημιουργούμε ένα κατάλογο συχνοτήτων με βάση τη σχέση (αυτές είναι οι συχνότητες που έχουν πρόβλημα). Fy+ω=2Fy+Fω-F1 1<ω<y & ω=1,y F1=1 & F2=2 Οπότε το πρόγραμμα εντοπίζει ποια στοιχεία του πίνακα έχουν πρόβλημα και τα βάζει σε μία λίστα ανά αύξοντα αριθμό. Στην περίπτωσή μας φτιάχνει τι λίστα { } Στη συνέχεια παίρνει αυτά τα στοιχεία και εντοπίζει σε ποια σειρά του πίνακα βρίσκονται και φτιάχνει μία λίστα για κάθε σειρά (12 λίστες ),στις οποίες βάζει πάλι τα στοιχεία κατά αύξοντα αριθμό. Άρα στην περίπτωσή μας έχουμε { } {61 62} Παίρνει τώρα την κάθε λίστα και κάνει αντιμετάθεση δηλαδή όπου είναι το 25 βάζει το 36 και όπου το 36 το 25 (όμοια για τα υπόλοιπα στοιχεία). Στην περίπτωση που μεταξύ των αντιδιαμετρικών στοιχείων δεν παρεμβάλλονται άλλα στοιχεία ή δεν υπάρχει αντιδιαμετρικό (όχι στην περίπτωση που μελετάμε),τότε τα διαγράφει τα στοιχεία και στη θέση τους βάζει 0.Άρα στην περίπτωσή μας δημιουργούνται οι παρακάτω λίστες. 84

85 { } {0 0} Έτσι,το πρόγραμμα με τις καινούριες λίστες που έχει φτιάξει πηγαίνει στον πρωταρχικό πίνακα και αντικαθιστά τα στοιχεία των σειρών,που έχουν πρόβλημα με τα στοιχεία των καινούριων λιστών. Συνεπώς ο πίνακας που προκύπτει,είναι πλέον απαλλαγμένος από προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης και παρεμβολές γειτονικού καναλιού. Τα μηδενικά συμβολίζουν ότι δε χρησιμοποιούνται οι συγκεκριμένες συχνότητες, απλά επειδή έχουμε δηλώσει ότι η λίστα θα έχει ακεραίους αριθμούς δηλώνουμε την διαγραφή με μηδενικά. c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c Πίνακας12: απαλλαγμένος πίνακας Αφού πλέον το πρόγραμμα έχει φτιάξει τον πίνακα των συχνοτήτων που θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν,σειρά έχει η αντιστοίχιση των ακεραίων αριθμών που έχουμε χρησιμοποιήσει,με τις αληθινές τιμές των συχνοτήτων. Για να το καταφέρουμε αυτό,βάζουμε στον αλγόριθμο να ζητάει σαν επιλογή τι σύνδεση θέλουμε να πραγματοποιήσουμε και ποιο εύρος συχνοτήτων θα χρησιμοποιήσουμε (το εύρος των συχνοτήτων είναι το εύρος που δίνεται και στους πραγματικούς παρόχους).με αυτόν το τρόπο έχουμε τέσσερις επιλογές : uplink: Mhz uplink: Mhz downlink: Mhz downlink: 947, Mhz 85

86 σχήμα54:πεδίο επιλογής συχνότητας Αφού επιλέξουμε π.χ. έστω ότι επιλέγουμε uplink: MHz το πρόγραμμα έρχεται και αντικαθιστά όπου 1 βάζει 890 και συνεχίζει τοποθετώντας όπου n=890+(n-1)*0.2 (αφού 0,2 Mhz είναι το βήμα από το κεφάλαιο 5) έτσι δημιουργούνται οι παρακάτω πίνακες. Για συχνότητες uplink Mhz: c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894, ,8 896,6 896,4 896, ,6 895,4 895, ,8 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 899,4 899,6 899, ,2 900,4 900,6 900, ,2 901,4 901,6 901,8 0 0 Για συχνότητες up-link Πίνακας 13:πίνακας συχνοτήτων ,4Mhz c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904,6 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906, ,4 909, ,8 908, ,8 907,6 907,4 907,2 909,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 911,6 911, ,2 912,4 912,6 912, ,2 913,4 913,6 913, ,2 0 0 Πίνακας14:πίνακας συχνοτήτων 902, Mhz 86

87 Για συχνότητες downlink ,2 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,2 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939, ,8 941,6 941,4 941, ,8 940,6 940,4 940,2 942,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,2 944,4 944,6 944, ,2 945,4 945,6 945, ,2 946,4 946,6 946,8 0 0 Πίνακας 15:πίνακας συχνοτήτων Για τις συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949,6 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951, ,4 954, ,8 953, ,8 952,6 952,4 952,2 954,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 956,6 956, ,2 957,4 957,6 957, ,2 958,4 958,6 958, ,2 0 0 Πίνακας 16:πίνακας συχνοτήτων 947,4-959,6Mhz Η επόμενη λειτουργία που κάνει το πρόγραμμα είναι αναλόγως τον αριθμό των καναλιών που χρειάζεται μία περιοχή να εμφανίζει πόσες κυψέλες,ποιες κυψέλες και ποιες συχνότητες θα έχει η κάθε κυψέλη. Για να μπορέσει να πραγματοποιηθεί αυτό καταρχήν εφόσον στο gsm κάθε συχνότητα μπορεί να φέρει 8 κανάλια (κεφάλαιο 5), ο αλγόριθμος παίρνει τον αριθμό των καναλιών και τον διαιρεί με το 8,οπότε σαν είσοδο παίρνει τον αριθμό των συχνοτήτων. Στη συνέχεια διαιρεί τον αριθμό των συχνοτήτων με το 58 και υπολογίζει πόσες συστάδες θα χρησιμοποιήσουμε (58 και όχι 62 γιατί 4 συχνότητες δε τις χρησιμοποιούμε).αν για παράδειγμα βγει 1.5,τότε παίρνει το δεκαδικό μέρος και το πολλαπλασιάζει πάλι με το 58 και βγάζει τον αριθμό των συχνοτήτων με τις οποίες πρέπει να αρχίσει να γεμίζει τον πίνακα. Το ακέραιο μέρος το παίρνει και αναλόγως το εύρος ζώνης που έχουμε επιλέξει εμφανίζει έναν από τους παραπάνω πίνακες και δίπλα γράφει τον ακέραιο αριθμό. Στη συνέχεια τον αριθμό των συχνοτήτων, που έχουμε βγάλει από το προηγούμενο βήμα τον παίρνει και αρχίζει να γεμίζει τον αντίστοιχο πίνακα (αναλόγως το εύρος που επιλέγουμε κάθε φορά). Έτσι στο τέλος εμφανίζονται πόσες κυψέλες χρειαζόμαστε και τι συχνότητες πρέπει να έχει η κάθε κυψέλη. 87

88 Παρατήρηση Εμείς βέβαια σε αυτή την κάλυψη το χρησιμοποιήσαμε αυτό το πρόγραμμα σε μερικές περιπτώσεις και με διαφορετικό τρόπο,δηλαδή αφού έχουμε υπολογίσει με μία αναλογία,που θα δείξουμε στο επόμενο κεφάλαιο τον αριθμό των κυψελών και τον αριθμό των συχνοτήτων που θα έχει η κάθε κυψέλη βάζουμε στο πρόγραμμα το εύρος που θέλουμε και τον αριθμό των καναλιών που πρέπει να έχουμε και βλέπουμε ποιες συχνότητες έχει η κάθε κυψέλη. Τέλος το πρόγραμμα έχει σαν επιλογή να μας εμφανίσει τα χαρακτηριστικά που θέλουμε μόνο για μία συγκεκριμένη κυψέλη. Όταν λέμε χαρακτηριστικά εννοούμε τις συχνότητες που θα έχει,τον αριθμό των πομποδεκτών και τον αριθμό των φίλτρων με το εύρος ζώνης του καθενός. Για να υπολογίσει τον αριθμό των πομποδεκτών το βάλαμε να μετράει πόσες συχνότητες έχει στην κυψέλη,που επιλέξαμε και αναλόγως αν έχουμε uplink ή downlink να εμφανίζει transmitters ή receivers αντίστοιχα. Συνεπώς αν έχει η κυψέλη 4 συχνότητες και έχουμε επιλέξει downlink τότε θα εμφανίσει το πρόγραμμα 4 receivers. Τον αριθμό των φίλτρων τον υπολογίζει, παίρνοντας τον αριθμό των πομποδεκτών κάθε κυψέλης και τον αφαιρεί με 1,ενώ το εύρος των συχνοτήτων το υπολογίζει αφαιρώντας τις συχνότητες που εισέρχονται στο κάθε φίλτρο. Συνεπώς για το προηγούμενο παράδειγμα το πρόγραμμα κάτω από το receivers θα εμφανίζει combiners 3 και δίπλα τα 3 διαφορετικά B.W. Με αύξουσα σειρά. Αφού υλοποιήσαμε τους δύο παραπάνω αλγόριθμους το επόμενο βήμα ήταν να τους ενώσουμε. Αυτό πραγματοποιήθηκε βάζοντας την έξοδο του πρώτου σαν είσοδο του δεύτερου. Όμως επειδή όπως αναφέρθηκε και στην παρατήρηση πριν το δεύτερο πρόγραμμα το χρησιμοποιήσαμε σε ορισμένες περιπτώσεις διαφορετικά,βάλαμε στο πρόγραμμα να μπορούμε να επιλέξουμε εμείς με ένα τικ αν θέλουμε να πραγματοποιηθεί αυτή η σύνδεση. Συνεπώς αν βάζαμε το τικ έχουμε σαν εισόδους του προγράμματος,μόνο το blocking probability και το συνδρομητικό φορτίο,καθώς και την επιλογή του εύρους συχνοτήτων στο οποίο θα δουλέψουμε,ενώ αν δε βάλουμε τικ μας ζητάει τον αριθμό των καναλιών σαν είσοδο. Για να μπορέσουμε να κατανοήσουμε πως δουλεύει το πρόγραμμα θα δώσουμε το παρακάτω παράδειγμα: Έστω ότι έχουμε συνδρομητικό φορτίο 84 erlang και blocking probability 1%, αν επιλέξω uplink MHz,τότε ο πίνακας που θα φτιάξει θα είναι ο εξής: 88

89 c1 c2 c ,2 890,4 892,4 892,6 892, ,8 896,6 897,2 897,4 899,6 899,8 Πίνακας 17:Παράδειγμα Η διαδικασία που ακολούθησε το πρόγραμμα περιλαμβάνει τα παρακάτω βήματα: Πήρε σαν είσοδο 84 erlang και 1% b.p. Πήγε στον τρισδιάστατο πίνακα που του έχουμε δώσει σαν δεδομένο και αντιστοίχισε αυτές τις δύο τιμές και βρήκε ότι τα κανάλια είναι 100. Πήρε το 100 και το διαίρεσε με 8 οπότε 100/8=12,5 όμως τα κανάλια είναι ακέραιος αριθμός,οπότε το έχουμε βάλει να κάνει στρογγυλοποίηση πάντα προς τα πάνω και κατά συνέπεια το αποτέλεσμα αυτής της πράξης για το πρόγραμμα είναι 13. Το 13 μπαίνει αυτόματα σαν είσοδος στο δεύτερο πρόγραμμα (αφού στην αρχή έχουμε κάνει τικ στην επιλογή),και αφού μόνο του το πρόγραμμα έχει φτιάξει τον απαλλαγμένο πίνακα c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894, ,8 896,6 896,4 896, ,6 895,4 895, ,8 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 899,4 899,6 899, ,2 900,4 900,6 900, ,2 901,4 901,6 901,8 0 0 Πίνακας 18:πίνακας συχνοτήτων ,4Mh παράδειγμα Αρχίζει να μετράει ανά στήλη 13 στοιχεία οπότε καταλήγουμε στον τελικό πίνακα και μας εμφανίζει c1 c2 c ,2 890,4 892,4 892,6 892, ,8 896,6 897,2 897,4 899,6 899,8 0 0 Πίνακας 19:πίνακας συχνοτήτων αποτέλεσμα αλγορίθμου παράδειγμα 89

90 Προφανώς τα 0 δεν τα μετράει σαν στοιχεία. Τέλος έχουμε την επιλογή να διαλέξουμε οποιαδήποτε από τις τρεις κυψέλες και να μας εμφανίσει τα χαρακτηριστικά της. Για την ακρίβεια αν στο πεδίο της επιλογής βάλουμε c1 τότε θα εμφανίσει c1 Transmitters: 5 Transmitters frq: 890, 892.4, 897, 897.2, ΜHz Combiners: 4 B.w combiners: 0.2, 2.4, 2.4, 4, 6 MHz Η διαδικασία που ακολουθείται γι αυτό το αποτέλεσμα είναι πολύ απλή. Το πρόγραμμα πάει στη στήλη που αντιστοιχεί η c1 και μετράει τα στοιχεία της,χωρίς να λάβει υπόψη της τα 0. Στη συνέχεια καταχωρεί εκεί που είναι το transmitters τη τιμή 5 και στο transmitters frq τις συχνότητες. Στη συνέχεια υπολογίζει τον αριθμό των combiners κάνοντας την πράξη transmitters-1 και καταχωρεί την τιμή 4. Τέλος υπολογίζει τις διαφορές μεταξύ των συχνοτήτων και τις τοποθετεί κατά αύξουσα τιμή. Όμοια μπορούμε να επιλέξουμε κάποια άλλη κυψέλη και να μας υπολογίσει τα χαρακτηριστικά της. Εικόνες από το πρόγραμμα Σχήμα55:Ο αρχικός πίνακας που δημιουργεί. 90

91 Σχήμα56: Η επιλογή της πρώτης κυψέλης όταν έχει πέντε συχνότητες Επέκταση του αλγορίθμου Θα μπορούσαμε να τον επεκτείνουμε αυτόν τον αλγόριθμο χρησιμοποιώντας γραφικά,δηλαδή αφού του βάζαμε σαν μία ακόμα είσοδο την ακτίνα μίας κυψέλης π,ου θα είχαμε υπολογίσει με τη μέθοδο που δείχνουμε στο επόμενο κεφάλαιο, να είχε στη μνήμη του χάρτες και να έκανε απευθείας το σχεδιασμό των κυψελών υπό κλίμακα πάνω στο χάρτη. Βέβαια αυτή η ενέργεια με τη C# που γράψαμε αυτό το πρόγραμμα φαντάζει σχεδόν ακατόρθωτη. Μία πιο υλοποιήσαμε επέκταση,είναι ο προσδιορισμός του αριθμού των σταθμών βάσεων και τελικώς τον αριθμό των ψηφιακών κέντρων. Τη δεύτερη επέκταση την υλοποιήσαμε αλλά δεν τη χρησιμοποιήσαμε στο σχεδιασμό μας επειδή ήταν πολύ απλός ο υπολογισμός αυτών των παραμέτρων. 6.4 Αλγόριθμος προσδιορισμού ισχύος εκπομπής Περιγραφή του αλγορίθμου Ο αλγόριθμος αυτός γράφτηκε σε Matlab,γιατί είναι μία από τις πιο κατάλληλες γλώσσες προγραμματισμού για εισαγωγή μαθηματικών μοντέλων και για τη δημιουργία γραφικών παραστάσεων. Για το σχεδιασμό αυτού του προγράμματος ακολουθήθηκαν τα παρακάτω βήματα. 91

92 Καταρχήν δηλώσαμε τις αρχικές μεταβλητές και τα δεδομένα μας για την ακρίβεια δηλώσαμε τη συχνότητα του Gsm που είναι 900 ΜHz,όπως έχουμε δει και στα προηγούμενα κεφάλαια,στη συνέχεια δηλώσαμε το ύψος της κεραίας εκπομπής,που μετά από μελέτη καταλήξαμε ότι είναι 50 μέτρα και στη συνέχεια το ύψος της κεραίας λήψης δηλαδή του κάθε συνδρομητή,που το θεωρούμε ότι είναι κατά μέσον όρο 1,5 μέτρα. Το επόμενο βήμα ήταν να δηλώσουμε το μοντέλο,που θα χρησιμοποιήσουμε, για την υλοποίηση αυτού του σχεδιασμού καταλήξαμε για τις ημιαστικές περιοχές να χρησιμοποιήσουμε το μοντέλο Hata-Suburban και για τις αστικές το Hata-Urban. Το μοντέλο Hata-Urban L(dB)= (fc)-13.82log(hte)-a(hre)+( loghte)logd(6.4.1) f είναι η συχνότητα σε Μhz( ) hte είναι το ενεργό ύψος πομπού (ΣΒ) σε μέτρα (από 30 έως 200) hre είναι το ενεργό ύψος κινούμενου συνδρομητή (δέκτη) (1 έως 10μέτρα) d είναι το μήκος οδεύσεως (απόσταση ΣΒ-κινούμενου συνδρομητή) (1-20χλμ.) a(hre) είναι ο συντελεστής διόρθωσης για το ενεργό ύψος της κεραίας του κινούμενου συνδρομητή ως συνάρτηση του μεγέθους της υπό κάλυψης περιοχής. Για μικρή ως μεσαίου μεγέθους πόλη όπως η Πάτρα,ο συντελεστής διόρθωσης δίνεται από τη σχέση : a(hre)=(1.11logfc-0.7)hre-(1.56fc-0.8) db(6.4.1.α) Για το μοντέλο Hata-Suburban L(dB)=L urban (db)-4.78(log(fc)) logfc+40.94(6.4.1.β) Άρα όπως μπορεί να γίνει εύκολα αντιληπτό πρώτα δηλώνουμε τον τύπο του α(hre) και στη συνέχεια τα μοντέλα Hata-Urban και Hata-Suburban,με αυτή τη σειρά γιατί όπως βλέπουμε το δεύτερο χρησιμοποιεί το πρώτο. 92

93 Για να μπορέσουμε να παρακολουθήσουμε τα μοντέλα αυτά,πως συμπεριφέρονται αναλόγως με την πάροδο της απόστασης, με τη χρήση ενός επαναληπτικού τύπου με ένα βήμα 10 μέτρα και εύρος όσο είναι η ακτίνα της κυψέλης στην εκάστοτε περιοχή, βάλαμε το πρόγραμμα να μας βγάζει τη γραφική παράσταση των απωλειών σε συνάρτηση με την απόσταση d. (αυτό το βήμα δεν είναι απαραίτητο αλλά το εκτελέσαμε για να μελετήσουμε το μοντέλο που έχουμε επιλέξει πως αποκρίνεται, σε συνάρτηση με την απόσταση.) Το επόμενο βήμα ήταν, να δηλώσουμε τα δεδομένα που έχουμε για τις κεραίες εκπομπής,λήψης καθώς και την ισχύ λήψης. Συνεπώς δηλώσαμε το κέρδος της κεραίας εκπομπής 8 db,το κέρδος της κεραίας λήψης 1,2 db,την ελάχιστη ισχύ λήψης -100dBm και τις απώλειες του ομοαξονικού καλωδίου που θεωρήσαμε μετά από έρευνα ότι έχει μήκος 20 μέτρων. Αφού πλέον έχουμε δηλώσει τα δεδομένα μας εισάγουμε τον τύπο υπολογισμού της ισχύος εκπομπής Ptur=Pr-gt-gr+(Lur+Lcoax)(6.4.1.γ) όπου βάζουμε Lur για τις αστικές περιοχές δηλαδή Hata-Urban και Lsur για τις ημιαστικές Hata-Suburban. Συνεπώς με αυτόν το τύπο προσδιορίζουμε την ισχύ εκπομπής πριν περάσει από την κεραία. Το επόμενο βήμα είναι προσδιορισμός του ERP, δηλαδή της ισχύος εκπομπής αφού έχει φύγει από την κεραία. Συνεπώς δηλώνουμε τον ERP ως το άθροισμα της ισχύος εκπομπής,που έχουμε προσδιορίσει στο προηγούμενο βήμα κα το κέρδος της κεραίας. Άρα ΕRP=Ptur+gt(6.4.1.δ) Τέλος πάλι με την επαναληπτική μέθοδο που χρησιμοποιήσαμε στην παρατήρηση του μοντέλου απωλειών το πρόγραμμα φτιάχνει τη γραφική παράσταση του ERP σε συνάρτηση με την απόσταση. Με αυτόν το τρόπο βλέπουμε μέσα σε κάθε κυψέλη την ισχύ εκπομπής για οποιαδήποτε σημείο της. 93

94 6.4.2 Κώδικας σε Matlab %MODELA %hata urban astikh perioxh (kentro patras) fc=900; d=0.05:0.01:x; %to x prosdiorizetai analogos thn aktina ths kypselis se kathe erioxh. hte=50; hre=1.5; ahre=(1.11*log(fc)-0.7)*hre-(1.56*log(fc)-0.8); Lur= *log(fc)-13.82*log(hte)-ahre+( *log(hte))*log(d); %hata suburban hmiastikh perioxh (rio,braxneika,bozaitika,ktl) Lsur=Lur-2*(log(fc/28))^2-5.4; %plot(d,lsur,'.'); %hold on %plot(d,lur,'--'); %xlabel('distance km') %ylabel('losses db') %legend('hmiastiki','astiki') %ERP [db] %parametres gt=8; %gain transmiter gr=1.2; %gain receiver Pr=-100; %sensitivity level Lcoax=3.6; %losses coax 20m %urban astiki Ptur=Pr-gt-gr+(Lur+Lcoax); ERPur=gt+Ptur; %suburban hmiastiki Ptsur=Pr-gt-gr+(Lsur+Lcoax); ERPsur=gt+Ptsur; plot(d,erpsur,'-'); hold on plot(d,erpur,'.-'); xlabel('distance km') ylabel('erp db') legend('hmiastikh','astiki'); 94

95 Ας παρουσιάσουμε ένα παράδειγμα για να δούμε πως λειτουργεί ο παραπάνω αλγόριθμος. Έστω ότι έχουμε μία σε μία περιοχή κυψέλες ακτίνας r=600 μέτρα. Τότε η γραφική των απωλειών θα βγει αναλόγως αν είναι αστική η ημιαστική. Σχημα57:παράδειγμα Στη συνέχεια σχεδιάζουμε τη γραφική του ERP από το οποίο παίρνουμε για το σημείο 600 μέτρα την ισχύ εκπομπής. Η γραφική παράσταση που προκύπτει για αυτό το παράδειγμα θα είναι. 95

96 Σχήμα58:παράδειγμα Παρατήρηση Σε περίπτωση που εξετάζουμε μία περιοχή,που έχουμε βουνά τότε θα πρέπει να λάβουμε υπόψη μας μία βύθιση της ισχύος,όπως θα δούμε και στην επόμενη ενότητα, λόγω σκίασης του σήματος οπότε λογικά το Ptu θα είναι πολύ μεγαλύτερο από 40W. Mία δεύτερη παρατήρηση είναι ότι για το σχεδιασμό μας θα χρησιμοποιήσουμε το Ptu και όχι το ERP,οπότε στον προηγούμενο αλγόριθμο θα προσθέσουμε μία έξοδο που θα μας βγάζει το Ptu για d η οποία ισούται με την ακτίνα της κάθε ισχύος και μετά τα dbm (μονάδα μέτρησης του Ptu) θα τα μετατρέπει κατευθείαν σε W,για να μπορέσουμε να τη συγκρίνουμε με τα 40W,που είναι μία ικανοποιητική ισχύς εκπομπής και να καταλήξουμε στην ορθότητα του σχεδιασμού μας. 96

97 6.5 Συμπεράσματα Κατά συνέπεια, τον πρώτο αλγόριθμο τον χρησιμοποιούμε για να υπολογίσουμε πόσα κανάλια χρειαζόμαστε για την κάλυψη μίας περιοχής με ένα συγκεκριμένο Blocking Probability και για συνδρομητική κίνηση η οποία θα προκύψει από την πληθυσμιακή πυκνότητα της κάθε περιοχής. Τον δεύτερο αλγόριθμο αφού πρώτα έχουμε υπολογίσει τον αριθμό των καναλιών θα τον χρησιμοποιήσουμε για τον προσδιορισμό των συχνοτήτων που θα χρησιμοποιήσουμε στη κάθε κυψέλη,καθώς και τον αριθμό των πομποδεκτών και των φίλτρων. Τέλος τον τρίτο αλγόριθμο τον χρησιμοποιούμε για τον υπολογισμό της ισχύος εκπομπής,αλλά και για την παρατήρηση του μοντέλου απωλειών που χρησιμοποιούμε σε σχέση με την απόσταση. Άρα με τη χρήση των παραπάνω τριών αλγορίθμων μπορούμε να πραγματοποιήσουμε μια κυψελοειδή σχεδίαση για δίκτυα 2 ης και 3 ης γενιάς αναλόγως τις αρχικές παραμέτρους που θα πάρουμε. 97

98 7. Αποτελέσματα προσομοίωσης. 7.1 Εισαγωγή Σε αυτό το κεφάλαιο θα παρουσιάσουμε τα αποτελέσματα της σχεδίασης που κάναμε. Για την ακρίβεια, θα δείξουμε για κάθε περιοχή ξεχωριστά του δήμου Πατρέων, πόσες κυψέλες θα χρησιμοποιήσουμε,την ακτίνα τους,πόσες συχνότητες θα έχουν αυτές οι κυψέλες και ποιες συχνότητες. Στη συνέχεια θα υπολογίσουμε χρησιμοποιώντας τον τρίτο αλγόριθμο που κατασκευάσαμε,όπως δείξαμε στο προηγούμενο κεφάλαιο,την ισχύ εκπομπής για κάθε BTS. Τέλος αφού έχουμε κάνει όλη τη σχεδίαση,θα παρουσιάσουμε τον ολικό αριθμό σταθμών βάσεων που θα χρησιμοποιήσουμε καθώς και τον αριθμό των ψηφιακών κέντρων. Η ανάλυση θα γίνει ξεχωριστά για τις εξής περιοχές: Ορεινή ζώνη Ορεινοί Οικισμοί Κέντρο Πάτρας Ρίο Μεσσάτιδα Παραλία Πατρών Βραχνέικα 7.2 Ορεινοί Οικισμοί Όταν λέμε ορεινοί οικισμοί εννοούμε την έκταση του Παναχαϊκού καθώς και τις περιοχές γύρω ακριβώς από το βουνό που έχουν μικρό πληθυσμό. Τα σύνορά του τα ορίσαμε εμείς χρησιμοποιώντας, όπως είδαμε το Google earth και πραγματικά αποτελέσματα πληθυσμιακών καταμετρήσεων από το δήμο Πατρέων Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνει η ορεινή περιοχή είναι τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι 8059 κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 77 κατοίκους/ km 2. 98

99 7.2.2 Χαρακτηριστικά κυψελών Θα χρησιμοποιήσουμε κυψέλες των 2 km,κάτι το οποίο το παίρνουμε σα δεδομένο για να μπορέσουμε στη συνέχεια να κάνουμε την αντιστοιχία στις υπόλοιπες περιοχές (είναι σαν ακτίνα αναφοράς). Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 2km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 10,39 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι 10 (εμβαδόν περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι 806 (αριθμός κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 20,15 erlang Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 20,15 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι 30 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 4 συχνότητες. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 4 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο χρειάστηκε να του βάλουμε αυτόν το περιορισμό δηλαδή ότι κάθε κυψέλη θα έχει 4 συχνότητες. Οπότε τα αποτελέσματα του προγράμματος είναι τα παρακάτω: Αν βάλουμε ως επιλογή στο πρόγραμμα uplink Mhz. c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891,8 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, , ,8 896,6 896,4 896, ,6 895,4 895,2 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,6 900,8 Πίνακας 20:πίνακας συχνοτήτων ,4Mhz αποτελέσματα για την ορεινή περιοχή 99

100 Αν βάλουμε σαν επιλογή αντίστοιχα up-link c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 909,4 909, ,8 908, ,8 907,6 909,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911, ,2 Πίνακας 21:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για την ορεινή περιοχή Για επιλογή downlink ,2 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936,8 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, , ,8 941,6 941,4 941, ,8 940,6 942,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,6 945,8 Πίνακας 22:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για την ορεινή περιοχή Για επιλογή 947,4-959,6Mhz c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 954,4 954, ,8 953, ,8 952,6 954,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956, ,2 Πίνακας 22:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για την ορεινή περιοχή Παρατήρηση Θα μπορούσαμε να έχουμε βάλει μεγαλύτερη ακτίνα κυψέλης και έτσι να είχαμε λιγότερες κυψέλες και περισσότερες συχνότητες στη κάθε κυψέλη. Όμως εκτός από το ότι πήραμε τα 2km ως ακτίνα αναφοράς για να υπολογίσουμε αναλογικά όπως θα δούμε και τις ακτίνες των υπόλοιπων περιοχών, μία τέτοιου είδους σχεδίαση δίνει και τη δυνατότητα κάλυψης σε περίπτωση αύξησης του πληθυσμού. Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε ως είσοδο την ακτίνα 2km και επιλέγουμε ημιαστική περιοχή οπότε μας βγάζει αποτέλεσμα Ptsu=71 dbm όμως σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνοντας υπόψη μας και τη σκίαση η οποία είναι 25dB βύθιση του σήματος, υπό φυσιολογικές συνθήκες (χωρίς σκίαση) θα έπρεπε να εκπέμπει στα 46 dbm που σημαίνει 39 Watt. (άρα είμαστε εντός των ορίων). 100

101 7.2.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα 59:Αποτύπωση κυψελών στην ορεινή περιοχή 101

102 7.3 Χωριά της Πάτρας Η περιοχή των χωριών της Πάτρας εκτείνεται από το τέλος του κέντρου της Πάτρας έως την ορεινή περιοχή και συνορεύει με το Ρίο και τη Μεσσάτιδα. Όπως και την ορεινή περιοχή και αυτή την περιοχή την ορίσαμε εμείς χρησιμοποιώντας το Google earth και πληθυσμιακά δεδομένα από το δήμο Πατρών Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνει η περιοχή των χωρίων είναι 209,976τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 499 κατοίκους/ km Χαρακτηριστικά κυψελών Με βάση την πυκνότητα πληθυσμού της ορεινής περιοχής και των χωριών της Πάτρας και με ακτίνα αναφοράς τα 2 km προκύπτει ο συντελεστής 0,412. Άρα η ακτίνα της κάθε κυψέλης στην περιοχή των χωριών θα είναι 0,824 km. (0,412*2) Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 0,824 km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 1,764 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι 120 (εμβαδόν περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι 873 (αριθμός κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 22 erlang Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 22 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι

103 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 4 συχνότητες. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 4 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο χρειάστηκε να του βάλουμε αυτόν το περιορισμό δηλαδή ότι κάθε κυψέλη θα έχει 4 συχνότητες. Οπότε τα αποτελέσματα του προγράμματος είναι τα παρακάτω: 10 ίδιες συστάδες που η κάθε συστάδα θα είναι: Αν επιλέξουμε συχνότητες uplink Mhz: 10Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894, ,8 896,6 896,4 896, ,6 895,4 895, ,8 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 899,4 900,6 900,8 Πίνακας 23:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για τον ορεινό οικισμό Αν επιλέξουμε συχνότητες up-link Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904,6 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906, ,4 909, ,8 908, ,8 907,6 907,4 907,2 909,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 911,6 911, ,2 Πίνακας 24:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για τον ορεινό οικισμό 103

104 Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink ,2 10Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,2 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939, ,8 941,6 941,4 941, ,8 940,6 940,4 940,2 942,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,2 944,4 945,6 945,8 Πίνακας 25:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για τον ορεινό οικισμό Για τις συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz 10Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949,6 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951, ,4 954, ,8 953, ,8 952,6 952,4 952,2 954,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 956,6 956, ,2 Πίνακας 26:πίνακας συχνοτήτων αποτελέσματα για τον ορεινό οικισμό Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε σαν είσοδο την ακτίνα 0,824 km και επιλέγουμε το μοντέλο για ημιαστική περιοχή. Οπότε μας βγάζει σαν αποτέλεσμα Ptu= 45,78 dbm άρα 37,874 Watt. (που είναι αποδεκτή τιμή). 104

105 7.3.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα60:Αποτύπωση κυψελών στην περιοχή των Χωριών της Πάτρας 105

106 7.4 Κέντρο της Πάτρας Η περιοχή του κέντρου της Πάτρας περιλαμβάνει την περιοχή της Αγυιάς,την περιοχή Αρόη,την περιοχή των ΤΕΙ,τα μποζαίτικα και εκτείνεται από τα ΤΕΙ έως το Πανεπιστήμιο. Στην ουσία είναι όλη η περιοχή της Πάτρας που είναι πυκνοκατοικημένη. Τον πληθυσμό τον πήραμε σαν δεδομένο από τον δήμο των Πατρών Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνει το κέντρο της Πάτρας είναι 19τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 2543 κατοίκους/ km Χαρακτηριστικά κυψελών Με βάση την πυκνότητα πληθυσμού της ορεινής περιοχής και του κέντρου της Πάτρας και με ακτίνα αναφοράς τα 2 km προκύπτει ο συντελεστής 0,21. Άρα η ακτίνα της κάθε κυψέλης στην περιοχή των χωριών θα είναι 0,42 km. (0,21*2) Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 0,824 km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 0,456 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι 42 (εμβαδόν περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι (αριθμός 1151 κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 29 erlang. 106

107 7.4.3 Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 29 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι 40 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 5 συχνότητες. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 5 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο τα αποτελέσματα είναι τα παρακάτω: 3 συστάδες και 6 κυψέλες Αν επιλέξουμε συχνότητες uplink MHz: 3Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894, ,8 896,6 896,4 896, ,6 895,4 895, ,8 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 899,4 899,6 899, ,2 900,4 900,6 900, ,2 901,4 901,6 901,8 0 0 & c1 c2 c3 c4 c5 c ,2 890,4 890,6 890,8 891,4 892,4 892,6 892, ,2 893, ,8 896,6 896,4 896,2 895,6 897,2 897,4 897,6 897, ,6 899,6 899, ,2 900,4 901 Πίνακες 27:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το κέντρο της Πάτρας 107

108 Αν επιλέξουμε συχνότητες up-link Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904,6 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906, ,4 909, ,8 908, ,8 907,6 907,4 907,2 909,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 911,6 911, ,2 912,4 912,6 912, ,2 913,4 913,6 913, ,2 0 0 & c1 c2 c3 c4 c5 c , ,2 903,8 904, ,2 905,4 905,6 906,2 909,4 909, ,8 908, ,6 909, ,2 910, ,2 912,4 912,6 912,8 913,4 0 0 Πίνακες 28:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το κέντρο της Πάτρας Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink ,2 3Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,2 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939, ,8 941,6 941,4 941, ,8 940,6 940,4 940,2 942,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,2 944,4 944,6 944, ,2 945,4 945,6 945, ,2 946,4 946,6 946,8 0 0 & c1 c2 c3 c4 c5 c ,2 935,4 935,6 935,8 936,4 937,4 937,6 937, ,2 938, ,8 941,6 941,4 941, ,2 942,4 942,6 942, ,6 944,6 944, ,2 945, Πίνακες 29:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το κέντρο της Πάτρας 108

109 Για τις συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz 3Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949,6 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951, ,4 954, ,8 953, ,8 952,6 952,4 952,2 954,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 956,6 956, ,2 957,4 957,6 957, ,2 958,4 958,6 958, ,2 0 0 & c1 c2 c3 c4 c5 c8 947,4 947,6 947, ,2 948,8 949, ,2 950,4 950,6 951,2 954,4 954, ,8 953, ,6 954, ,2 955, ,2 957,4 957,6 957,8 958,4 0 0 Πίνακες 30:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το κέντρο της Πάτρας Παρατήρηση Βλέπουμε ότι στις συστάδες που χρησιμοποιούμε οι κυψέλες c6,c7 δεν έχουν 5 συχνότητες λόγω της διαδικασίας της απαλλαγής από προϊόντα ενδοδιαμόρφωσης. Όποτε μπορούμε να υποθέσουμε ότι στην περίπτωση που χρειαστούν αυτές οι συχνότητες μπορούν οι συγκεκριμένες κυψέλες να τις δανειστούν από τις γειτονικές τους κυψέλες. Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε σαν είσοδο την ακτίνα 0,42 km και επιλέγουμε το μοντέλο για αστική περιοχή. Οπότε μας βγάζει σαν αποτέλεσμα Ptu= 47 dbm άρα 50 Watt. (που είναι αποδεκτή τιμή). Παρατήρηση Στην περιοχή του δασυλλίου θα έχουμε σκίαση,οπότε πρέπει να λάβουμε υπόψη μας μία βύθιση του σήματος της τάξης των 15dB συνεπώς σε αυτόν το χώρο θα πρέπει στην κεραία το σήμα να φτάνει με ισχύ 65 dbm. Στην αποτύπωση των κυψελών που ακολουθεί οι κυψέλες στις οποίες η ισχύς Ptu θα είναι 65 dbm έχουν χρωματιστεί με κόκκινο χρώμα. 109

110 7.4.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα61:Αποτύπωση των κυψελών στο κέντρο της Πάτρας 110

111 7.5 Ρίο Η περιοχή του Ρίου είναι ημιαστική περιοχή και συνορεύει με τα Χωριά της Πάτρας, το Κέντρο και την Ορεινή περιοχή. Εκτείνεται από τον Άγιο Βασίλειο έως το Casino Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνει το Ρίο είναι 97,93τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 136 κατοίκους/ km Χαρακτηριστικά κυψελών Με βάση την πυκνότητα πληθυσμού της ορεινής περιοχής και του Ρίου και με ακτίνα αναφοράς τα 2 km προκύπτει ο συντελεστής 0,569. Άρα η ακτίνα της κάθε κυψέλης στην περιοχή των χωριών θα είναι 1,138 km. (0,569*2) Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 0,824 km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 3,365 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι 29 (εμβαδόν περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι 458 (αριθμός κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 11,45 erlang. 111

112 7.5.3 Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 11,45 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι 20 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 3. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 3 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο χρειάστηκε να του βάλουμε αυτόν το περιορισμό δηλαδή ότι κάθε κυψέλη θα έχει 3 συχνότητες. Οπότε τα αποτελέσματα του προγράμματος είναι τα παρακάτω: 2 συστάδα και 10 κυψέλες Αν επιλέξουμε συχνότητες uplink MHz: 2Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894,6 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 899,4 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891,8 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898,8 899 Πίνακες 31:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το Ρίο Αν επιλέξουμε συχνότητες up-link Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904,6 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906, ,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 911,6 911,8 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 909,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 Πίνακες 32:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το Ρίο 112

113 Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink ,2 2Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,2 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939, ,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,2 944,4 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936,8 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 942,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943,8 944 Πίνακες 33:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το Ρίο Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz 2Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949,6 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951, ,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 956,6 956,8 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 954,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 Πίνακες 33:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για το Ρίο Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε σαν είσοδο την ακτίνα 1,138 km και επιλέγουμε το μοντέλο για ημιαστική περιοχή. Οπότε μας βγάζει σαν αποτέλεσμα Ptu= 48,9427 dbm άρα 78 Watt. (που είναι αποδεκτή τιμή έχουμε μεγάλη ακτίνα). 113

114 7.5.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα62:Αποτύπωση των κυψελών στο Ρίο 114

115 7.6 Μεσσάτιδα Η περιοχή της Μεσσάτιδας,είναι ημιαστική περιοχή και συνορεύει με την Παραλία της Πάτρας, το Κέντρο και τα χωριά. Αυτή την περιοχή δεν την ορίσαμε εμείς αλλά υπήρχε οριοθετημένη από τον δήμο Πατρέων οπότε όλα τα γεωγραφικά και πληθυσμιακά στοιχεία, προσκομίστηκαν από τον ίδιο το δήμο Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνει η Μεσσάτιδα είναι 66,37τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 179 κατοίκους/ km Χαρακτηριστικά κυψελών Με βάση την πυκνότητα πληθυσμού της ορεινής περιοχής και της Μεσσάτιδας και με ακτίνα αναφοράς τα 2 km προκύπτει ο συντελεστής 0,431. Άρα η ακτίνα της κάθε κυψέλης στην περιοχή των χωριών θα είναι 0,862 km. (0,431*2) Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 0,824 km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 1,93 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι 35 (εμβαδόν περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι 340 (αριθμός κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 8,64 erlang. 115

116 7.6.3 Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 8,64 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι 16 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 2. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 2 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο χρειάστηκε να του βάλουμε αυτόν το περιορισμό δηλαδή ότι κάθε κυψέλη θα έχει 2 συχνότητες. Οπότε τα αποτελέσματα του προγράμματος είναι τα παρακάτω: 2 συστάδες και 11 κυψέλες Αν επιλέξουμε συχνότητες uplink Mhz: 2Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894,6 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 Πίνακες 34:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για τη Μεσσάτιδα Αν επιλέξουμε συχνότητες up-link Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904,6 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906,8 907 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906,8 Πίνακες 35:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για τη Μεσσάτιδα 116

117 Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink ,2 2Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,2 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939,4 940 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939,4 Πίνακες 36:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για τη Μεσσάτιδα Για τις συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz 2Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949,6 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951,8 952 & c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951,8 Πίνακες 37:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για τη Μεσσάτιδα Παρατήρηση Είναι φανερό ότι θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε λιγότερες κυψέλες με μεγαλύτερη ακτίνα και περισσότερες συχνότητες η κάθε κυψέλη. Μία τέτοια ενέργεια όμως μετά από μελέτη που κάναμε θα είχε σαν αποτέλεσμα να έχει απαίτηση για την υλοποίηση της, μη επιτρεπτή τιμή ισχύ εκπομπής. Αφού το Ptu αν για παράδειγμα χρησιμοποιούσαμε 4 συχνότητες σε κάθε κυψέλη και 17 κυψέλες τότε θα ήταν της τάξεως των 243 Watt. Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε σαν είσοδο την ακτίνα 0,862 km και επιλέγουμε το μοντέλο για ημιαστική περιοχή. Οπότε μας βγάζει σαν αποτέλεσμα Ptu= 47,1 dbm άρα 51,28 Watt. (που είναι αποδεκτή τιμή). 117

118 7.6.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα63:Αποτύπωση των κυψελών στη Μεσσάτιδα. 118

119 7.7 Παραλία Πατρών Η περιοχή της Παραλίας Πατρών,είναι ημιαστική περιοχή και συνορεύει με τη Μεσσάτιδα, το Κέντρο και τα Βραχνέικα. Αυτή την περιοχή δεν την ορίσαμε εμείς αλλά υπήρχε οριοθετημένη από τον δήμο Πατρέων,οπότε όλα τα γεωγραφικά και πληθυσμιακά στοιχεία, προσκομίστηκαν από τον ίδιο το δήμο Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνει η Παραλία Πατρών είναι 11,98 τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι 9074 κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 758 κατοίκους/ km Χαρακτηριστικά κυψελών Με βάση την πυκνότητα πληθυσμού της ορεινής περιοχής και της Παραλίας Πατρών και με ακτίνα αναφοράς τα 2 km προκύπτει ο συντελεστής 0,334. Άρα η ακτίνα της κάθε κυψέλης στην περιοχή των χωριών θα είναι 0,668 km. (0,334*2) Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 0,824 km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 0,104 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι 11 (εμβαδόν περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι 825 (αριθμός κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 22 erlang. 119

120 7.7.3 Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 8,64 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι 32 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 4. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 4 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο χρειάστηκε να του βάλουμε αυτόν το περιορισμό δηλαδή ότι κάθε κυψέλη θα έχει 4 συχνότητες. Οπότε τα αποτελέσματα του προγράμματος είναι τα παρακάτω: Αν επιλέξουμε συχνότητες uplink Mhz: c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894, ,8 896,6 896,4 896, ,6 895,4 895, ,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 900,6 900,8 Πίνακας 38:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για την παραλία Πατρών Αν επιλέξουμε συχνότητες up-link c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906,8 909,4 909, ,8 908, ,8 907,6 907,4 909,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 911, ,2 Πίνακας 39:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για την παραλία Πατρών 120

121 Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink ,2 c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939, ,8 941,6 941,4 941, ,8 940,6 940,4 942,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,2 945,6 945,8 Πίνακας 40:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για την παραλία Πατρών Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951,8 954,4 954, ,8 953, ,8 952,6 952,4 954,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 956, ,2 Πίνακας 41:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για την παραλία Πατρών Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε σαν είσοδο την ακτίνα km και επιλέγουμε το μοντέλο για ημιαστική περιοχή. Οπότε μας βγάζει σαν αποτέλεσμα Ptu=43,19 dbm άρα 20 Watt. (που είναι αποδεκτή τιμή). 121

122 7.7.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα64:Αποτύπωση των κυψελών στην Παραλία Πατρών. 122

123 7.8 Βραχνέικα Η περιοχή των Βραχνέκων,είναι ημιαστική περιοχή και συνορεύει με τη Παραλία Πατρών. Αυτή την περιοχή δεν την ορίσαμε εμείς,αλλά υπήρχε οριοθετημένη από τον δήμο Πατρέων,οπότε όλα τα γεωγραφικά και πληθυσμιακά στοιχεία, προσκομίστηκαν από τον ίδιο το δήμο Χαρακτηριστικά περιοχής Η έκταση που καταλαμβάνουν τα Βραχνέικα είναι 32,11τ.km. Ο πληθυσμός της περιοχής είναι 5094 κάτοικοι. Άρα έχουμε πυκνότητα πληθυσμού 159 κατοίκους/ km Χαρακτηριστικά κυψελών Με βάση την πυκνότητα πληθυσμού της ορεινής περιοχής και των Βραχνέικων και με ακτίνα αναφοράς τα 2 km προκύπτει ο συντελεστής 0,486. Άρα η ακτίνα της κάθε κυψέλης στην περιοχή των χωριών θα είναι 0,97 km. (0,486*2) Εφόσον η ακτίνα της κάθε κυψέλης θα είναι 0,824 km και η κάθε κυψέλη έχει εμβαδόν Ec=1,7*1,5*R 2,για την περίπτωση μας το εμβαδόν της κάθε κυψέλης θα είναι 2,455 km 2. Άρα ο αριθμός των κυψελών που θα καλύψουν την περιοχή θα είναι περιοχής/εμβαδόν κυψέλης). 14 (εμβαδόν Ο αριθμός των συνδρομητών ανά κυψέλη θα είναι 364 (αριθμός κατοίκων/αριθμός κυψελών). Εφόσον το φορτίο κίνησης ανά συνδρομητή είναι όπως έχουμε δει για το gsm στο προηγούμενο κεφάλαιο erlang το φορτίο ανά κυψέλη θα είναι 9.73 erlang. 123

124 7.8.3 Αποτελέσματα αλγορίθμων. Αν στο πρώτο πρόγραμμα βάλουμε σαν δεδομένα 8,64 erlang και 1% b.p. τότε εμφανίζει τον αριθμό των καναλιών που θα πρέπει να χρησιμοποιήσω που είναι 18 κανάλια και αν στη συνέχεια πατήσω το τικ στο πεδίο των συχνοτήτων τότε μου βγάζει 3. Άρα σε κάθε κυψέλη θα έχω 3 συχνότητες. Χρησιμοποιώντας τον δεύτερο αλγόριθμο χρειάστηκε να του βάλουμε αυτόν το περιορισμό δηλαδή ότι κάθε κυψέλη θα έχει 3 συχνότητες. Οπότε τα αποτελέσματα του προγράμματος είναι τα παρακάτω: 1 συστάδα και 2 κυψέλες Αν επιλέξουμε συχνότητες uplink MHz: 1Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 890,4 890,6 890, ,2 891,4 891,6 891, ,2 892,4 892,6 892, ,2 893,4 893,6 893, ,2 894,4 894,6 897,2 897,4 897,6 897, ,2 898,4 898,6 898, ,2 899,4 & c1 c ,2 892,4 892,6 897,2 897,4 Πίνακες 42:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για Βραχνέικα Αν επιλέξουμε συχνότητες up-link Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c , ,2 903,4 903,6 903, ,2 904,4 904,6 904, ,2 905,4 905,6 905, ,2 906,4 906,6 906, ,6 909, ,2 910,4 910,6 910, ,2 911,4 911,6 911,8 & c1 c , ,6 909,8 Πίνακες 43:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για Βραχνέικα 124

125 Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink ,2 1Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c ,2 935,4 935,6 935, ,2 936,4 936,6 936, ,2 937,4 937,6 937, ,2 938,4 938,6 938, ,2 939, ,2 942,4 942,6 942, ,2 943,4 943,6 943, ,2 944,4 & c1 c ,2 937,4 937,6 942,2 942,4 Πίνακες 44:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για Βραχνέικα Αν επιλέξουμε συχνότητες downlink 947,4-959,6Mhz 1Χ c1 c2 c3 c4 c5 c6 c7 c8 c9 c10 c11 c12 947,4 947,6 947, ,2 948,4 948,6 948, ,2 949,4 949,6 949, ,2 950,4 950,6 950, ,2 951,4 951,6 951, ,6 954, ,2 955,4 955,6 955, ,2 956,4 956,6 956,8 & c1 c2 947,4 947,6 949, ,6 954,8 Πίνακες 45:πίνακες συχνοτήτων αποτελέσματα για Βραχνέικα Στον τρίτο αλγόριθμο βάζουμε σαν είσοδο την ακτίνα 0,97 km και επιλέγουμε το μοντέλο για ημίαστικη περιοχή. Οπότε μας βγάζει σαν αποτέλεσμα Ptu= 46,954 dbm άρα 49,594 Watt. (που είναι αποδεκτή τιμή αφού έχουμε μεγάλη ακτίνα). 125

126 7.8.4 Αποτύπωση κυψελών Σχήμα65:Αποτύπωση των κυψελών στα Βραχνέικα. 126