ΚΙΝΗΤΕΣ & ΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Transcript

1 ΚΙΝΗΤΕΣ & ΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 1 ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

2 ΚΥΨΕΛΩΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΚΙΝΗΤΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ Κυψελωτή κάλυψη Σκο ός µείωση οµοκαναλικής αρεµβολής Μεγάλες κυψέλες => Οµοιοκατευθυντικές κεραίες Μικρές κυψέλες => Κατευθυντικές κεραίες Α οδοτική λειτουργία Μεγάλη χωρητικότητα συνδροµητών Α οδοτική χρήση ραδιοφάσµατος Συµβατότητα Προσαρµογή στην υκνότητα κίνησης Ποιότητα ε ικοινωνίας Προσιτό κόστος 2

3 ΤΕΧΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ Τυ ικό αράδειγµα συµβατικού συστήµατος κινητής τηλεφωνίας Ισχύς εξόδου οµ ού του BS = watt Σηµαντικές αρεµβολές Περιορισµένο εύρος ζώνης Μικρή χωρητικότητα Χαµηλή οιότητα ε ικοινωνίας Ευαισθησία στις καιρικές συνθήκες Υψηλό κόστος για τον συνδροµητή Αντιµετώ ιση ροβληµάτων µε: ιαχωρισµός κυψελών (Cell splitting) Ε αναχρησιµο οίηση συχνοτήτων (Frequency reuse) 3

4 ΚΥΨΕΛΩΤΟΣ ΧΑΡΤΗΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΚΑΛΥΨΗΣ 4

5 ΙΑΧΩΡΙΣΜΟΣ ΚΥΨΕΛΩΝ ΣΕ ΠΟΛΛΑΠΛΑ ΕΠΙΠΕ Α 5

6 ΠΑΡΕΜΒΟΛΕΣ Ενδοκαναλικές αρεµβολές (co-channel interference) ροκαλούνται α ό σχετικά κοντινές εριοχές ου χρησιµο οιούν το ίδιο κανάλι (συχνότητα) µετάδοσης Παρεµβολές α ό γειτονικά κανάλια (adjacentchannel interference) 6

7 ΓΙΑΤΙ ΚΑΝΟΝΙΚΟ ΕΞΑΓΩΝΟ; 7

8 Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΚΥΨΕΛΩΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ Συστάδες (clusters) ένα γκρου α ό κυψέλες, κανένα κανάλι δεν ε αναχρησιµο οιείται µέσα σε µια συστάδα Όλα τα διαθέσιµα κανάλια καλύ τονται α ό τις κυψέλες µίας συστάδας 8

9 Ι ΙΟΤΗΤΕΣ ΚΥΨΕΛΩΤΗΣ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑΣ i, j αράµετροι µετατό ισης Οµάδες ε αναληψιµότητας ή υ ερκυψέλες: οµάδες ου χρησιµο οιούν το ίδιο σύνολο συχνοτήτων Ν συνολικός αριθµός κυψελών σε µια υ ερκυψέλη Ισχύς λαµβανόµενου σήµατος: P r = r -a S(r) R 2 (r) r a συντελεστής α ωλειών λόγω α όστασης MT και BS S(r) συντελεστής ου αντι ροσω εύει τις διαλείψεις λόγω ραδιοσκίασης R 2 (r) συντελεστής ου εκφράζει τις α ώλειες του σήµατος λόγω διαλείψεων 9

10 ΤΡΟΠΟΙ ΤΟΠΟΘΕΤΗΣΗΣ ΚΕΡΑΙΩΝ ΣΕ ΚΥΨΕΛΗ Ο λόγος S/I (Signal to Interference Ratio) είναι καλύτερος όταν χρησιµο οιούµε κατευθυντικές κεραίες 60 ο α ό ότι όταν έχουµε κατευθυντικές κεραίες 120 ο. 10

11 ΜΕΓΕΘΟΣ ΚΥΨΕΛΩΝ Κυψέλες µέγιστης κάλυψης (overlay cells) : έχουν ακτίνα κάλυψης µέχρι µερικές εκατοντάδες Km και χρησιµο οιούνται στην δορυφορική ε ικοινωνία, σε α οµακρυσµένες εριοχές. Υ ερκυψέλες (hyper-cells): έχουν ακτίνα κάλυψης µεγαλύτερη α ό 20 Km και χρησιµο οιούνται για την ε ικοινωνιακή κάλυψη εντός ε αρχιακών εριοχών. Μακροκυψέλες (macro-cells) : έχουν ακτίνα κάλυψης µε ελάχιστη τιµή 1 Km και µέγιστη 20 Km και χρησιµο οιούνται για την κάλυψη σε αραιοκατοικηµένες εριοχές. Μικροκυψέλες (micro-cells) : έχουν ακτίνα κάλυψης µε ελάχιστη τιµή 100m και µέγιστη 1Km και χρησιµο οιούνται για την κάλυψη στις κεντρικές εριοχές των όλεων. Πικοκυψέλες (pico-cells) : έχουν ακτίνα κάλυψης µικρότερη α ό 100m και χρησιµο οιούνται για την κάλυψη εντός κτιρίων (.χ., γραφεία, κατοικίες, κλ.) και µέσων µαζικής µεταφοράς. Ε ιλεκτικές κυψέλες (selective cells) : έχουν συγκεκριµένο σχήµα και κάλυψη (.χ., στις εισόδους σηράγγων (tunnels), δε χρειάζεται κάλυψη 360 ο και χρησιµο οιείται µια ε ιλεκτική κυψέλη 120 ο. 11

12 ΚΙΝΗΤΟΣ ΣΤΑΘΜΟΣ Ε ικοινωνεί µε ένα σταθµό βάσης κάθε φορά. Κινείται και έχει τη δυνατότητα, κινούµενος να αλλάζει σταθµό βάσης εξυ ηρέτησης. Περιλαµβάνει κεραία εκ οµ ής-λήψης, σύστηµα διαµόρφωσης- α οδιαµόρφωσης, διατάξεις ελέγχου ε εξεργασίας. 12

13 ΣΤΑΘΜΟΣ ΒΑΣΗΣ Εξυ ηρετεί τους κινητούς σταθµούς ου βρίσκονται εντός της κυψέλης. Χρησιµο οιεί συστοιχίες κεραιών εκ οµ ήςλήψης Α οτελεί την διε αφή διασύνδεσης των χρηστών µε το κέντρο ελέγχου των σταθµών βάσης καθώς και µε το κέντρο µεταγωγής. 13

14 ΚΕΝΤΡΟ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ ιαχειρίζεται και συντονίζει τη λειτουργία συνδεδεµένων σταθµών βάσης µέσω του κέντρου ελέγχου. Παρέχει διασύνδεση του οικείου δικτύου κινητής τηλεφωνίας µε άλλα δίκτυα σταθερής ή κινητής τηλεφωνίας. Εξυ ηρετεί ταυτόχρονα χιλιάδες κλήσεις, διαχειρίζεται την τιµολόγηση των υ ηρεσιών και τη συντήρηση των µονάδων του συστήµατος. 14

15 ΖΕΥΞΕΙΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΣ Άνω ζεύξη (uplink UL) ε ικοινωνία κινητού σταθµού ρος κά οιον σταθµό βάσης. Κάτω ζεύξη (downlink DL) ε ικοινωνία σταθµού βάσης ρος κινητό σταθµό. Κανάλι ελέγχου, κανάλι ε ικοινωνίας για διαχείριση κλήσεων και σηµατοδοσία ελέγχου. 15

16 ΚΥΨΕΛΗ Εξυ ηρετεί χρήστες ου ανήκουν στα γεωγραφικά τους όρια, χρησιµο οιώντας έναν αριθµό ραδιοδιαύλων ου καταλαµβάνουν ένα µικρό τµήµα του φάσµατος. Η συχνότητα µιας κυψέλης ε αναχρησιµο οιείται σε µια άλλη κυψέλη σε µακρινή α όσταση. 16

17 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΙΑ ΙΚΑΣΙΕΣ Πρέ ει να: Είναι δυνατή η α οκατάσταση της ε ικοινωνίας α ό και ρος το MS καθώς κινείται σε όλη τη γεωγραφική εριοχή Εξασφαλίζεται συνέχεια κλήσεων ου βρίσκονται σε εξέλιξη ηµιουργία αλγορίθµων για: Α οκατάσταση κλήσεων Εξασφάλιση συνέχειας ε ικοινωνίας όταν µετακινείται α ό κυψέλη σε κυψέλη Βέλτιστη κατανοµή ε ικοινωνιακού φορτίου 17

18 ΜΕΤΑΠΟΜΠΗ ιαδικασία µεταφοράς κλήσεων α ό κυψέλη σε κυψέλη. Γνήσια µετα οµ ή Κατευθυνόµενη µετα οµ ή Καταστάσεις κυψέλης: Κανονική κατάσταση Κατάσταση κατευθυνόµενης ε ανάληψης της ροσ άθειας Κατάσταση κατευθυνόµενης µετα οµ ής Μη- διαθέσιµη κατάσταση 18

19 ΚΡΙΤΗΡΙΑ ΓΙΑ ΕΠΙΤΥΧΗ ΜΕΤΑΠΟΜΠΗ Μέτρηση έντασης εκ εµ όµενου σήµατος, όταν ξε εραστεί ένα κατώτατο όριο Μέτρηση α όστασης α ό το ΜS στο BS Μέτρηση λόγου σήµατος Φέρουσας ρος Παρεµβολή (C/I) Η συχνότητα των µετα οµ ών σχετίζεται άµεσα α ό το µέγεθος της κυψέλης και α ό τη διάρκεια της κλήσης 19

20 ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΑΠΟΜΠΗΣ Α οφασίζεται η µετα οµ ή, µετράται το σήµα α ό τις γειτονικές κυψέλες. 1. Η νέα κυψέλη λαµβάνει σήµα α οκατάστασης και η αλιά µήνυµα ιθανής µετα οµ ής 2. Το κανάλι σηµατοδοσίας της αλιάς στέλνει µήνυµα έναρξης µετα οµ ής στο MS το ο οίο α αντά µε acknowledge 3. Το κανάλι σηµατοδοσίας ενηµερώνει για αλλαγή της ε ικοινωνίας 4. Το ΜS συντονίζεται στη νέα συχνότητα 5. Η νέα κυψέλη ελέγχει αν το ΜS έχει συντονισθεί στη σωστή συχνότητα Η διαδικασία της µετα οµ ής δεν διαρκεί ερισσότερο α ό 1sec και χωρίς διακο ή της ε ικοινωνίας. 20

21 ΜΙΚΡΟΚΥΨΕΛΩΤΑ Μικρότερο µέγεθος κυψέλης => Α οτελεσµατικότερη εκµετάλλευση φάσµατος Πιο συχνές µετα οµ ές Αλγόριθµοι µετα οµ ής 1. Εξωτερικής µετα οµ ής Λαµβανόµενη ισχύς µικρότερη α ό το οριζόµενο Κατώφλι Ποιότητας 2. Εσωτερικής µετα οµ ής S/I < 9.5 db Θεωρούµε εξαγωνικές κυψέλες ακτίνας R, κάθε κυψέλη διαιρείται σε 3 τοµείς µε κατευθυντική κεραία 120 ο και σε κάθε τοµέα διατίθενται C κανάλια. 21

22 ΑΣΚΗΣΗ 1 Κυψελωτό σύστηµα χρησιµο οιεί φάσµα µε συνολικό αριθµό καναλιών S=1000. Το εµβαδό κάθε κυψέλης είναι 6 km2 και η εριοχή εξυ ηρέτησης του συστήµατος είναι 2100 km2. Ποιος είναι ο συνολικός αριθµός καναλιών C στη εριοχή εξυ ηρέτησης για N=7; Πόσο αυξάνει η χωρητικότητα του συστήµατος για N=4; 22