Увеличение пропускной способности сети сотовой связи- решения

Со временем, когда система будет обслуживать все большее число пользователей, возможна ситуация, что какой-нибудь ячейке (соте) не хватит для обслуживания вызовов выделенного ей количества частот (полосы частот).

Несколько решений увеличения пропускной способности систем сотовой связи:

- добавление новых каналов и их стационарное закрепление за ячейками, имеющими большую нагрузку с использованием схемы BCA - Borrowing Channel Allocation - распределение каналов с заимствованием;

- заимствование частот у смежных недозагруженных ячеек

с использованием схемы FCA - FixedChannel Allocation эта схема применяется в сетях GSM (Global System for Mobile Соmmunication - глобальная система мобильной связи);

- уплотнение каналов с использованием системы CDMA – множественный доступ с кодовым уплотнением каналов, одной из самых перспективных технологии для сетей сотовой связи.

- расщепление ячеек (исходные ячейки, как правило, имеют R = 6,5км - 13,0км), одновременно уменьшая уровень мощности базовых станций BTS таким образом, чтобы сигнал оставался в пределах ячейки. При уменьшении размера ячейки в n раз, размеры покрываемой зоны уменьшаются в n² раз, а необходимое число базовых станций увеличивается в n² раз.

Базовые станции BTS микроячеек ("расщепленных" макроячеек) располагаются на городских улицах (например, на фонарных столбах) в густонаселенных местах, внутри крупных общественных зданий и т.д., т.е. "переезжают" с крыш высоких домов.

Пример №1 - увеличение пропускной способности системы сотовой связи:

Система,например, AMPS состоит из n ячеек (например, 32):

n = 32ячеки

Общее количество каналов, выделенное всей системе - K.

Например, для мобильной телефонной системы AMPS - Advancet Mobile Phone System -усовершенствованной системы мобильной телефонной связи - аналоговая беспроводная сеть первого поколения 1G (850мГц):

K = 336 информационных каналов

Кратность использования частот (количество ячеек, следовательно, частот в подсистеме - минимальном фрагменте системы) - N (например, 7):

N = 7

 

Возможными значениями N в шестиугольной схеме являются числа: 1, 3. 4, 7, 9, 12, 13, 16, 19, 21 и т.д.

В этом случае в каждой ячейке будет организовано:

K: N = 336: 7 = 48 каналов

 

Всего каналов в системе:

48каналов · 32ячейки = 1536 каналов

 

 

 

 

Радиус ячейки - R_ячейки, например: = 1,6км.

Минимальный радиус ячейки, которую можно разбить на более мелкие, должен быть не менее 1,5км

Площадь одной ячейки (шестиугольной соты - гексагон) - S_ячейки - определяется из:

S_ячейки = R²_ячейки · 1,5 · √3 = (1,6км)² · 1,5 · 1,73 = 2,56км² · 1,5 · 1,73 = 6,64км²

Географическая зона, которую может обслуживать вся система - S_{системы}:

S_{системы} = S_ячейки · nячеек · = 6,64км² ·32ячейки = 212,48км²

D - минимальное расстояние между центрами ячеек, использующих одну и ту же полосу частот, которую называют группой внутренних каналов;

D = R · √3N = 1,6км · 1,73 · 2,645 = ~7,32км

d - расстояние между центрами смежных ячеек:

d = √3 ·R = 1,73 · 1, 6км = 2,77км

 

Пример №2 - увеличение пропускной способности системы:

Для схемы, в которой количество n' = 32ячейки · 4 = 128ячеек -в 4 раза больше, чем в предыдущем примере, площадь - S'_ячейки - каждой ячейки - сократится в 4 раза и будет равна:

S' _ячейки =6,64км²: 4 = 1,66км²

Общая зона покрытия S_{системы} останется прежней:

S'_{системы} = 1,66км² · 128ячеек = 212,48км²

Общая пропускная способность системы (количество каналов) увеличится в 4 раза и будет равно:

K´ ячейки · n'ячеек = 48каналов · 128ячеек = 6144 каналов

 

Параметры ячеек - примеры:

Параметры	Макроячейка	Микроячейка
Радиус ячейки, км.	1,0 - 2,0	0,1 - 0,2
Мощность передаваемого сигнала, Вт.	1,0 - 10,0	0,1 - 1,0
Средний разброс задержек, мкс.	0,1 - 10,0	10,0 - 100,0
Максимальная скорость передачи данных, мбит/с	0,3	1,0