Частотно-территориальное планирование сетей радиосвязи стандарта DMR

By | 16.07.2015

Аналоговые системы до сих пор успешно эксплуатируются в сетях так на­зываемой конвенциальной радиосвязи. В то же время возрастающий дефицит частотного ре­сурса и необходимость расширения сервисов заставляет задумываться о замене аналоговых систем цифровыми. Стандарт DMR в полной мере соответствует задачам «цифровизации» систем конвенциональной радиосвязи. Выпускаемое по стандарту оборудование позволяет развертывать сети «с нуля» или модернизировать уже существующие аналоговые сети путем постепенной замены аналогового оборудования на цифровое. Появилась необходимость час­тотно-территориального планирования сетей по стандарту DMR. В силу специфики частот­ного диапазона, ограниченности частотного ресурса, слабой направленности антенн эта за­дача существенно отличается от задач частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи. В статье представлен опыт частотно-территориального планирования сетей по стандарту DMR, накопленный в ходе выполнения практических задач. Раскрываются основы методического обеспечения с иллюстрацией про­граммной реализации всех этапов планирования.

Аналоговые системы до сих пор успешно эксплуатируются в сетях так называемой кон-венциальной радиосвязи. В то же время возрастающий дефицит частотного ресурса и необхо­димость расширения сервисов заставляет задумываться о замене аналоговых систем цифровы­ми. Для учета особенностей диапазона частот конвенциональной связи и сложившейся ситуа­ции с использованием радиочастотного спектра Европейским Институтом стандартов связи был разработан стандарт DMR (Digital Mobile Radio — цифровое мобильное радио). Он в пол­ной мере соответствует задачам «цифровизации» систем конвенциональной радиосвязи.

Производители оборудования начали выпуск соответствующей аппаратуры, которая по­зволяет развертывать сети «с нуля» или модернизировать уже существующие аналоговые сети путем постепенной замены аналогового оборудования на цифровое.

Появилась необходимость частотно-территориального планирования сетей по стандарту DMR. В силу специфики частотного диапазона, ограниченности частотного ресурса, слабой на­правленности антенн эта задача существенно отличается от задач частотно-территориального планирования сетей подвижной и фиксированной радиосвязи.

В статье представлен опыт частотно-территориального планирования сетей по стандарту DMR, накопленный в ходе выполнения практических задач. Раскрываются основы методиче­ского обеспечения с иллюстрацией программной реализации всех этапов планирования.

  1. Стандарт DMR

Рассмотрим вкратце некоторые особенности стандарта DMR, которые необходимо учиты­вать при частотно-территориальном планировании.

Разработчиками стандарта DMR и производителями соответствующего оборудования предполагалось, что сети стандарта DMR будут использовать тот же частотный ресурс, что и существующие аналоговые системы профессиональной подвижной радиосвязи, выделение новых полос частот не предусматривается.

При развертывании сетей DMR в диапазонах частот, занятых аналоговыми системами, неизбежно возникает проблема внутрисистемных помех. Она создает трудности частотно-территориального планирования, требует использования специального методического и про­граммного обеспечения. Эти вопросы обсуждаются далее.

В основе технологии DMR лежит механизм многостанционного доступа с временным разделе­нием каналов (TDMA). В DMR на одном частотном канале располагается два логических вре­менных канала, что позволяет увеличить канальную емкость сети в два раза.

Применение адаптированных для систем радиосвязи алгоритмов речевого кодирования ACELP (CELP) и введение системы коррекции ошибок позволяет существенно снизить влияние среды распространения на качество предоставляемых услуг и сервисов. Качество речевого об­мена по сравнению с аналоговыми системами радиосвязи не снижается, а в большинстве случа­ев оказывается лучше.

Частоты DMR

В системе DMR, как и во всех цифровых системах, пороговый характер связи выражен сильнее, чем в аналоговых.  Стандартом предусмотрена возможность создания полноценной сети радиосвязи путем масштабирования подсистемы стационарных радиостанций, подключаемых к центру управле­ния сетью по сети передачи данных, использующей IP-протокол. В свою очередь, центр управ­ления сетью может быть присоединен к другим телекоммуникационным системам, в том числе и к другим сетям DMR. . Наличие такого функционала позволяет строить сети, аналогичные циф­ровым транкинговым сетям, при этом их построение и эксплуатация оказывается более про­стой.

Появление цифровых каналов существенно облегчило интеграцию сетей профессиональ­ной радиосвязи с системами навигации. В стандарте DMR это также реализовано. Большинством производителей оборудования DMR реализован открытый подход к систе­ме программного обеспечения, что позволяет создавать специализированные программно-аппаратные телекоммуникационные комплексы под конкретные задачи заказчика.

Основные технические характеристики оборудования стандарта DMR приведены в табли­це 1.

ТАБЛИЦА 1. Технические характеристики АС

Наименование характеристики /      
диапазон частот  160 МГц  330 МГц  450 МГц
Тип модуляции

AFSK

Метод уплотнения каналов

TDMA

Число каналов на несущую

2

Максимальное значение мощности 10/2 15/5 20/2
передатчиков АС (возимая/носимая), Вт
Чувствительность приемника при С/Ш = 12 дБ не хуже, мкВ 0,5 (симплекс) 0,8 (дуплекс) 1 1
Избирательность приемника по 70 70 75
соседнему каналу не хуже, дБ
Избирательность приемника по 70 70 80
побочным каналам не хуже, дБ

Ожидается, что оборудование стандарта DMR может применяться в системах связи ава­рийных служб, производственных предприятий, нефтегазовых объектов и предприятий, на транспортных объектах и узлах и др.

Возможный вариант схемы организации технологической радиосвязи для линейного объ­екта показан на рисунке.

Схема организации DMR

Таким образом, основная специфика частотно-территориального планирования сетей DMR заключается в особенностях обеспечения радиопокрытия и сложностях исключения внут­рисистемных помех. Эти вопросы рассматриваются далее.

  1. Основной подход к планированию сети DMR

Решение задачи частотно-территориального планирования означает определение прием­лемой конфигурации расположения базовых станций, достаточной высоты антенн и мощности передатчиков для удовлетворения требованиям к радиопокрытию, а также формирование час­тотного плана сети, обеспечивающего необходимую канальную емкость. Под радиопокрытием понимается обеспечение требуемого превышения уровня сигнала над суммарным уровнем по­мех для прямого и обратного направлений в определенной области вокруг базовой станции.

Последовательность территориального планирования сети DMR Удобно выделить четыре основных этапа:

  1. анализ имеющихся исходных данных и формирование согласованного с заказчиком мас­сива данных для формирования частотно-территориального плана;
  2. расчет «начального» радиопокрытия, без учета помех, и при необходимости согласован­ная с заказчиком корректировка исходных данных;
  3. формирование частотного плана и расчет итогового радиопокрытия с учетом помех; -количественная оценка качества планирования, визуализация результатов расчета итогового радиопокрытия с учетом помех, формирование частотно-территориального плана.

Для проведения расчетов радиопокрытия обычно используют модели по Рекомендациям Международного союза электросвязи. В основе принципа общей оценки радиопокрытия при частотно-территориальном плани­ровании лежит расчет и оценка на соответствие заданным требованиям уровня принимаемого сигнала в прямом и обратном направлении в каждой точке заданной области. Учет помех про­водится для всех базовых станций проектируемой сети. Таким образом, в прямой постановке получается сложная и трудоемкая процедура расчета, которая требует особой организации вы­числений и специализированного программного обеспечения.

  1. Практическая реализация алгоритма планирования

Основой для формирования частотно-территориального плана являются исходные дан­ные, включающие в себя: сведения о местоположении базовых станций и возможностях разме­щения антенного оборудования, требования к показателям качества и параметры оборудования абонентских и базовых станций, сведения об организации связи, конфигурации оборудования, режимов работы станций сети. Для проведения расчетов необходимо картографическое обеспе­чение, требования к которому определяются районом строительства сети радиосвязи. При выборе картографического обеспечения следует исходить из принципа адекватности точ­ности представления местности и методов прогнозирования радиопокрытия. Как правило, в ка­честве картографического обеспечения используются цифровые карты и модели местности, также применяются данные SRTM в комбинации их с топокартами и спутниковыми снимками.

Выполнение мероприятий первого этапа алгоритма позволяет сформировать ситуацион­ный план. Он поясняет постановку задачи планирования, основные требования и ограничения. Пример ситуационного плана показан на рисунке.

Второй этап заключается в формировании частотного плана, который определяется тре­буемой канальной емкостью базовых станций и доступным частотным ресурсом. Корректность частотного плана играет решающую роль с точки зрения обеспечения требуемого качества ра­диопокрытия, так как неудачное решение ведет к образованию взаимных помех, а значит к по­терям радиопокрытия.

При формировании частотного плана часто используется принцип группового назначения частот. Такой подход применен и при планировании сети DMR.

На основе разработанного ситуационного плана подбираются районы возможного разме­щения базовых станций, позволяющие разнести одинаковые группы частот. Пример такого вы­бора показан на рисунке.

Ситуационный план DMR

Используя предложенный алгоритм частотно-территориального планирования и специа­лизированное программное обеспечение ЗАО «ИКЦ «Северная корона» была спланирована первая в Европе сеть подвижной радиосвязи стандарта DMR. Данная сеть успешно эксплуати­руется в Санкт-Петербурге для обеспечения технологической связи предприятий городского водоканала. Эксплуатация показывает корректность частотно-территориального плана, высо­кую степень соответствия прогнозируемого и реального радиопокрытия.

Опыт частотно-территориального планирования сетей стандарта DMR свидетельствует о необходимости соблюдения следующих рекомендаций:

  1. необходима строгая этапность планирования;
  2. при планировании должны использоваться модели прогнозирования радиопокрытия, учитывающие особенности рельефа;
  3. для объективной оценки качества радиопокрытия следует использовать количественные показатели;
  4. необходимо использовать специализированное программное обеспечение, учитывающее особенности технологии и специфику планирования сетей DMR.

Следование этим рекомендациям позволит повысить качество частотно-территориального планирования, исключить ошибки и снизить затраты не только на строительство, но и на экс­плуатацию сети.

Ист. тематическая подборка «Радиосвязь на железнодорожном транспорте. Стандарт DMR».

Category: Радиосвязь

About V.Lesin

Специалист в области электросвязи, делюсь своими знаниями и опытом через статьи на olacom.ru. Кроме моих статей на ресурсе Вы также найдете интересные материалы, инструкции и мануалы. Всегда готов ответить вопросы!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *