В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Постоянно возрастающие требования пользователей сетей технологической связи к качеству обслуживания, надежности радиосвязи, объему передаваемой информации, времени доставки информации и т.д. определяют актуальность применения современных систем подвижной радиосвязи цифровых стандартов.
Один из основных этапов проектирования сети технологической подвижной радиосвязи представляет системно-сетевое планирование, включающее выбор структурных решений, определение параметров и конфигурации оборудования. Системно-сетевые расчеты, проводимые при проектировании сети технологической подвижной радиосвязи, основываются на оценке качества прогнозируемых (рассчитываемых) зон радиопокрытия базовых станций.
Формирование зоны радиопокрытия основано на сопоставлении требуемого и расчетных значений надежности связи, определяемых в зависимости от местоположения абонентов, которые могут перемещаться и занимать различное положение в пространстве. При этом условия распространения радиоволн и соответственно качество связи случайным образом изменяются как во времени, так и в пространстве. Для определения надежности связи существует вероятность того, что напряженность поля сигнала (описываемая логарифмически нормальным законом) в точке расположения приемника превышает минимальное значение напряженности поля сигнала, необходимое для обеспечения требуемого качества связи.
Для определения надежности связи развивается подход, основанный на использовании кривых распространения
для медианного значения напряженности поля сигнала, превышаемой на 50% по месту и на 50% по времени. Тогда напряженность поля для конкретной трассы определяется выражением:
Здесь WE - эффективная излучаемая мощность [дБкВт], определяемая суммой мощности передатчика, потерь в антенно-фидерном тракте и коэффициента усиления передающей антенны вдоль заданного направления;
δ - стандартное отклонение [дБ] напряженности поля в точке приема, определяемое через стандартные отклонения δT и δD по времени и месту
K0 - коэффициент логарифмически нормального распределения, связанный с надежностью связи P;
K∑ - суммарный поправочный коэффициент, определяемый выражением:
где KΔh - коэффициент, зависящий от степени неравномерности рельефа местности [дБ];
Kh2 - коэффициент, зависящий от высоты приемной антенны и характера местности в зоне приема [дБ];
Kβ - коэффициент, зависящий от угла β просвета местности [дБ];
KN – коэффициент, учитывающий климатические зоны [дБ];
KF - коэффициент, учитывающий наличие растительности [дБ].
Оценка влияния рельефа местности осуществляется с использованием цифровой модели местности. В данной статье предложена оригинальная методика и математический аппарат формирования цифровой модели местности.
Топографический анализ рельефа местности включает в себя сбор и последующую обработку исходных данных. Как правило, рельеф задается нерегулярным набором высотных отметок и структурных линий, основными источниками которых являются инженерные изыскания, а также данные дистанционного зондирования Земли и векторизации картографических материалов. Высотные отметки представляют локальные экстремумы и другие характерные точки рельефа. Структурные линии определяют множества точек с резким изменением наклона рельефа (границы оврагов, обрывов, береговые линии) или одинаковыми высотами (горизонтали, изолинии), то есть накладывают дополнительные ограничения на форму рельефа. В результате формируется цифровая модель местности и технический отчет, включающий определение рекомендуемых площадок установки оборудования, высот подвеса антенн, определение качественных показателей зоны покрытия сети.
Под термином "цифровая модель рельефа" (ЦМР) понимается математическое представление участка земной поверхности, полученное путем обработки материалов топографической съемки. ЦМР состоит из двух категорий данных: геометрической и семантической. Геометрические данные содержат информацию о пространственном положении моделируемой поверхности, семантические данные характеризуют принадлежность точек поверхности к различным типам топографических объектов (поле, луг, дорога, река и т.д.). В общем случае построение ЦМР является самостоятельной задачей, по трудоемкости не уступающей задаче ЧТП. В нашем случае цифровая модель местности строится в интересах расчетного модуля, фактически структурируя имеющиеся исходные данные и подготавливая в требуемом формате основу для дальнейшего расчета, а также подоснову для отображения полученных результатов.
Основным методом моделирования рельефа (см. рис.) является построение триангуляционных моделей с последующей интерполяцией. Триангуляция, используемая в геоинформационных системах, была впервые описана в фундаментальной работе Б.Н. Делоне и представляет собой линейную нерегулярную сеть, систему неперекрывающихся треугольников, вершинами которых являются исходные опорные точки. Рельеф в этом случае представляется многогранной поверхностью, каждая грань которой описывается либо линейной функцией (полиэдральная модель), либо полиномиальной поверхностью, коэффициенты которой определяются по значениям в вершинах граней-треугольников.
Реальные триангуляционные модели рельефа земной поверхности обычно содержат значительные объемы данных. В связи с этим возникают две основные проблемы: хранение, обработка и отображение данных на экране компьютера. Вторая проблема стоит даже более жестко, чем первая, так как предъявляются дополнительные требования к работе в реальном режиме времени.
Основной подход для решения этих проблем заключается в построении упрощенных моделей поверхности, которые имеют значительно меньший размер. На практике используются приближенные алгоритмы, которые можно разделить в соответствии с используемой стратегией на два основных класса, работающих "сверху вниз" и "снизу вверх".
Стратегия "сверху вниз" начинает работу с простой аппроксимирующей модели, состоящей из одного или нескольких треугольников, покрывающих исходную триангуляцию. Далее в триангуляцию последовательно добавляются новые точки до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое разрешение.
В стратегии "снизу вверх" работа начинается с исходной триангуляции и число элементов триангуляции постепенно уменьшается до тех пор, пока не будет достигнуто требуемое количество узлов либо не будет достигнуто заданное допустимое отклонение упрощенной триангуляции от исходной.
В соответствии с этим разработано ПО, позволяющее обрабатывать значительные объемы исходных данных, формировать и визуализировать трехмерные карты, сочетая при необходимости изображения рельефа местности в различных форматах. Разработанное ПО позволяет решать основные задачи анализа построенной модели рельефа, включая оценку точности по контрольным точкам, построение профилей, изолиний. Все полученные результаты можно экспортировать в популярные графические форматы, в том числе форматы геоинформационных систем.
Отображение полученных результатов возможно как в плане (в качестве подосновы может использоваться сканированная векторная карта, спутниковый снимок), так и на трехмерной модели местности.
Структура разработанного ПО включает блоки создания, обработки и анализа модели рельефа, блок визуализации, а также расчетный модуль. Блок создания ЦМР обеспечивает загрузку информации о высотах точек местности в рабочее пространство системы. На основе исходной информации создается сеточная модель местности с использованием триангуляции Делоне с последующей линейной интерполяцией. Блок обработки модели рельефа служит для сглаживания построенной модели рельефа сплайн-интерполяцией, разбивки модели на участки и объединения нескольких моделей в одно целое. Блок визуализации предназначен для отображения различных типов данных (исходные точки, триангуляционная и сеточная модели, горизонтали, профили, подписи) и быстрой навигации по модели рельефа. Блок анализа модели рельефа позволяет оценить точность построения триангуляционной модели по массиву опорных точек, а также построить горизонтали, профили и т.д.
Результаты расчетов сохраняются в файлы и визуализируются. Рассчитанные (прогнозируемые) зоны радиопокрытия для заданных уровней надежности радиосвязи могут отображаться на цифровой модели местности, на электронных (векторных) и на сканированных топографических картах местности.
Таким образом, разработан подход к формированию цифровой модели местности, используемой при системно-сетевом планировании сети технологической подвижной радиосвязи, включающий определение необходимого количества БС, поиск местоположения БС, а также выбор характеристик оборудования. Предложены интегральные критерии для определения качества зон радиопокрытия проектируемой сети технологической подвижной радиосвязи, учитывающие индивидуальные особенности рельефа местности и наличие ограничений со стороны инфраструктуры. Расчет зон радиопокрытия базовых станций с использованием предложенной методики обеспечивает повышение степени автоматизации процесса проектирования сети технологической подвижной радиосвязи, а также способствует экономии ресурсов за счет эффективного размещения базовых станций и выбора параметров технических средств.
Опубликовано: Журнал "Технологии и средства связи" #5, 2011
Посещений: 7414
Статьи по теме
Автор
| |||
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Решения операторского класса" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
