ΚΙΝΗΤΕΣ & ΔΟΡΥΦΟΡΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ 5 Ο ΚΕΦΑΛΑΙΟ Α ΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΉ ΚΥΨΕΛΩΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΤΕΙ ΙΟΝΙΩΝ ΝΗΣΩΝ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ & ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ 1

Β ΑΣΙΚΟΣ ΣΚΟΠΟΣ Η δυνατότητα παροχής επικοινωνίας μεταξύ χρηστών κυψελωτών συστημάτων μεταξύ χρηστών κυψελωτών συστημάτων και χρηστών σταθερών δικτύων οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Η εξασφάλιση της ολοκλήρωσης των κλήσεων που βρίσκονται σε εξέλιξη ανεξάρτητα από το αν κινούνται οι χρήστες ή όχι, κατά τη διάρκεια της επικοινωνίας. 2

ΕΛΕΓΧΟΙ παρακολουθείται διαρκώς η θέση του κινητού τερματικού (χρήστη), ώστε να είναι εύκολο να εντοπισθεί. παρακολουθείται διαρκώς η στάθμη ισχύος του χρήστη. κατά τη διάρκεια της κλήσης, αν η στάθμη ισχύος πέσει κάτω από μια συγκεκριμένη τιμή, λαμβάνει χώρα αυτόματα η διαπομπή: εξεύρεση του καλύτερου σταθμού βάσης για την κάλυψη του τερματικού εκχώρηση ενός νέου διαύλου από τον καλύτερο σταθμό βάσης μεταφορά της επικοινωνίας στον νέο σταθμό βάσης (νέα κυψέλη) 3

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ Οι διαδικασίες αυτές πρέπει να πραγματοποιούνται όταν: οι διαδοχικές κυψέλες βρίσκονται υπό τον έλεγχο του ίδιου συστήματος. βρίσκονται υπό τον έλεγχο διαφορετικών συστημάτων. Κατά την διαπομπή πρέπει να εξασφαλίζεται και η ίδια ποιότητα υπηρεσίας. 4

Σ ΚΟΠΟΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΦΟΡΕΩΝ εξυπηρέτηση των χρηστών του δικτύου τους κατά τον καλύτερο δυνατό τρόπο. μεγιστοποίηση του κέρδους τους, εξυπηρετώντας μεγαλύτερες περιοχές, βελτιώνοντας το ποσοστό των επιτυχημένων κλήσεων και τη βελτιωμένη ποιότητα εξυπηρέτησης μεταξύ διαφορετικών συστημάτων. 5

Π ΩΣ ΕΠΙΤΥΓΧΑΝΕΤΑΙ ; Ο αντικειμενικός σκοπός των τηλεπικοινωνιακών φορέων επιτυγχάνεται με αύξηση του χρόνου χρησιμοποίησης του ασύρματου interface με περιορισμό της χρήσης του δικτύου από μη εξουσιοδοτημένους χρήστες με ελεύθερο ανταγωνισμό τιμολογιακή πολιτική ελκυστικές υπηρεσίες 6

Α ΠΑΙΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΚΠΛΗΡΩΣΗ ΤΩΝ ΣΤΟΧΩΝ Ραδιοκάλυψη, δηλαδή τη τοποθέτηση σταθμών βάσης σε όλη την περιοχή κάλυψης του συστήματος. Υποστήριξη κινητικότητας χρηστών, δηλαδή σε περίπτωση εισερχόμενης κλήσης για να αποκατασταθεί η επικοινωνία πρέπει: Να προσδιοριστεί η παρούσα θέση του καλούμενου, να προσδιοριστεί ο σταθμός βάσης που θα εξυπηρετήσει την κλήση. Να δρομολογηθεί η κλήση Δυνατότητα μεταπομπής της κλήσης. 7

Ε ΝΤΟΠΙΣΜΟΣ ΚΑΛΟΥΜΕΝΟΥ ΧΡΗΣΤΗ Πραγματοποιείται συνεχής παρακολούθηση της θέσης του χρήστη. Η περιοχή ραδιοκάλυψης του συστήματος χωρίζεται σε γεωγραφικές ζώνες, τις περιοχές εντοπισμού. Τα στοιχεία για κάθε ενεργοποιημένο χρήστη καταγράφονται σε μια βάση δεδομένων στο σταθερό τμήμα του κυψελωτού συστήματος. Με αυτό τον τρόπο οποτεδήποτε ένα τερματικό βρεθεί σε νέα περιοχή εντοπισμού, ενημερώνει το δίκτυο μέσω της διαδικασίας ενημέρωσης θέσης. Όταν πραγματοποιείται εισερχόμενη κλήση, ενεργοποιείται η διαδικασία αναζήτησης. 8

Π ΟΙΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΕΙ ΤΟ ΔΙΚΤΥΟ ; Εγγραφές χρηστών σε τερματικά Κατάσταση τερματικών Ενημέρωση δικτύου Ενημέρωση θέσης Ενημέρωση ενεργοποίησης Προσδιορισμό θέσης καλούμενου Εντοπισμό δεδομένων Αναζήτηση δεδομένων Διατήρηση επικοινωνίας, μέσω των διαδικασιών διαχείρισης κινητικότητας. 9

ΡΑΔΙΟΚΑΛΥΨΗ Βελτίωση της φασματικής απόδοσης: Διάσπαση κυψελών Χωρισμός κυψελών σε τομείς Μικροκυψελωτά συστήματα Ιεραρχικές αρχιτεκτονικές κάλυψης Κάλυψη διαφορετικών αναγκών χρησιμοποιώντας διαφορετικές κυψέλες, ανάλογα με την περιοχή εξυπηρέτησης. 10

ΜΑΚΡΟΚΥΨΕΛΕΣ Ακτίνα μεγαλύτερη από 1km Ευρύτερες γεωγραφικές περιοχές με μέση ή χαμηλή πυκνότητα χρηστών Σταθμός βάσης που εκπέμπει χαμηλή ισχύ, σε ύψος αρκετών μέτρων, για κάλυψη μεγάλης περιοχής Σε πυκνοκατοικημένες περιοχές λειτουργεί ως κυψέλη- ομπρέλα: Καλύπτει τα κενά που υπάρχουν μεταξύ μικρότερων κυψελών Απορροφά μέρος της τηλεπικοινωνιακής κίνησης Ικανοποιεί μεταπομπές, που προέρχονται από μικρότερες κυψέλες Δεσμεύει μεταπομπές χρηστών που κινούνται γρήγορα. 11

ΜΙΚΡΟΚΥΨΕΛΕΣ Αύξηση χωρητικότητας Πιο δύσκολη διαχείριση ασύρματων πόρων Ο σταθμός βάσης εκπέμπει χαμηλή ισχύ και η κεραία του μπορεί να είναι τοποθετημένη σε ύψος 5 m Κινητό τερματικό εκπέμπει χαμηλή ισχύ Η διάδοση γίνεται κυρίως κατά μήκος δρόμων Καλύπτουν αποστάσεις m προς κάθε κατεύθυνση Εμφάνιση φαινομένου γωνίας δρόμου 12

Φ ΑΙΝΟΜΕΝΟ ΓΩΝΙΑΣ ΔΡΟΜΟΥ Απότομη πτώση της στάθμης του σήματος, της τάξης των 20 με 30 dB. Συμβαίνει όταν το κινητό τερματικό στρίβει στη γωνία του δρόμου και χάνει την οπτική επαφή με τον σταθμό βάσης. Απαιτεί γρηγορότερη μεταπομπή και είναι δύσκολο να προβλεφθεί. Στα μικροκυψελωτά, έχουμε δύο τύπους διαπομπών: Οπτικής επαφής: από ΣΒ που έχει LOS σε ΣΒ που έχει LOS. Μη οπτικής επαφής: από ΣΒ που έχει LOS σε ΣΒ που δεν έχει LOS, ταχεία μείωση λαμβανόμενης ισχύος. 13

Κ ΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΜΙΚΡΟΚΥΨΕΛΩΝ Σταυροειδείς μισού τετραγώνου Ισοτροπικές κεραίες σε διασταυρώσεις δρόμων Κάλυψη μισού οικοδομικού τετραγώνου Αποφυγή φαινομένου γωνίας δρόμου Σταυροειδείς πλήρους τετραγώνου Ισοτροπικές κεραίες σε κάθε δεύτερη διασταύρωση δρόμων Κάλυψη ολόκληρου οικοδομικού τετραγώνου Ευθύγραμμες Κάθε ΣΒ καλύπτει ένα τμήμα του δρόμου είτε οριζόντια είτε κατακόρυφα Τοποθετημένος στο μέσο της κυψέλης Εύκολη προσαρμογή στην αύξηση της ζήτησης 14

ΠΙΚΟΚΥΨΕΛΕΣ Στοιχειώδεις κυψέλες που εξασφαλίζουν ασύρματη κάλυψη σε εσωτερικούς χώρους. Ακτίνα ραδιοκάλυψης περίπου 10m. 15

ΠΟΛΥΕΠΙΠΕΔΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ 16 Μικροκυψέλη Μακροκυψέλη Κτίριο Δρόμος

ΠΟΛΥΕΠΙΠΕΔΗ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ Πλεονεκτήματα: Απαίτηση για ΣΒ μόνο σε περιοχές με υψηλό φορτίο. Επομένως έχουμε οικονομία στο κόστος υποδομής. Ο αριθμός των διαπομπών είναι μικρότερος από ότι σε συστήματα με μικροκυψέλες, διότι τα ταχέως κινούμενα κινητά συνδέονται στις μακροκυψέλες. 17

Σ ΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Αρχική φάση σχεδιασμού: Διαστασιοποίηση (Dimensioning) Αναζήτηση βέλτιστης διάταξης για κάθε περιοχή, λαμβάνοντας υπόψη τους παράγοντες: Το περιβάλλον διάδοσης Χαρακτηριστικά τοποθεσίας Απαιτήσεις κάλυψης και χωρητικότητας Υπολογισμός radio link budget Λεπτομερής σχεδίαση χωρητικότητας και κάλυψης Βελτιστοποίηση δικτύου 18

R ADIO LINK BUDGET Συνυπολογίζοντας διάφορες παραμέτρους (απώλειες καλωδίωσης, χαρακτηριστικά κεραιών κτλ), υπολογίζουμε τελικά μία μέγιστη απόσταση μεταξύ Σταθμού Βάσης και κινητού, έτσι ώστε το λαμβανόμενο σήμα να είναι έντασης μεγαλύτερης από κάποιο ελάχιστο όριο που έχουμε θέσει. Γίνεται και για το uplink και για το downlink, για να προσδιοριστεί η «χειρότερη» διαδρομή (worst case). Με μαθηματικά μοντέλα που έχουν κατασκευαστεί (τα οποία λαμβάνουν υπόψη όλες τις απώλειες διάδοσης ραδιοκυμάτων λόγω πολυδιόδευσης) μας δίνουν την ακτίνα της κυψέλης. 19

Β ΑΣΙΚΕΣ ΑΠΩΛΕΙΕΣ ΣΗΜΑΤΟΣ Τα παράθυρα κτιρίων που είναι επικαλυμμένα με μεταλλικές επιφάνειες για μεγαλύτερη ανακλαστικότητα στο φως του ήλιου προκαλούν μεγάλες απώλειες στη διάδοση των ραδιοσημάτων. Κτίρια από τσιμέντο με χαλύβδινο σκελετό προκαλούν επίσης μεγάλες απώλειες. Για κινητές μονάδες μέσα στο αυτοκίνητο: απώλειες της τάξης 5-12 dB. 20