Розрахунок пропускної здатності мережі. Розрахунок кількості потенційних абонентів

Пропускну здатність, або ємність, мережі оцінюють, базуючись на середніх значеннях спектральної ефективності соти в певних умовах.

Спектральна ефективність систем мобільного зв'язку представляє собою показник, що обчислюється як відношення швидкості передачі даних на 1 Гц використовуваної смуги частот (біт / с / Гц). Спектральна ефективність є показником ефективності використання частотного ресурсу, а також характеризує швидкість передачі інформації в заданій смузі частот.

Спектральна ефективність може розраховуватися як відношення швидкості передачі даних всіх абонентів мережі в певній географічній області (соті, зоні) на 1 Гц смуги частот (біт / с / Гц / стільник), а також як відношення максимальної пропускної здатності мережі до ширини смуги одного частотного каналу.

Середня спектральна ефективність для мережі LTE, ширина смуги частот якої дорівнює 20 МГц, для частотного типу дуплексу FDD на підставі 3GPP Release 9 для різних конфігурацій MIMO, представлена ​​в таблиці 2.2.

Таблиця 2.2 - Середня спектральна ефективність для мережі LTE

Для системи FDD середня пропускна здатність 1 сектора eNB може бути отримана шляхом прямого множення ширини каналу на спектральну ефективність каналу:

(3.1)

де S - середня спектральна ефективність (біт / с / Гц);

W - ширина каналу (МГц); W = 10 МГц.

Для лінії DL:

RDL = 3,43 • 10 = 34,3 Мбіт / с.

Для лінії UL:

RUL = 1,829 • 10 = 18,29 Мбіт / с.

Середня пропускна здатність базової станції R eNB обчислюється шляхом множення пропускної здатності одного сектора на кількість секторів базової станції; число секторів eNB приймаємо рівне 3, тоді:

(3.2)

Для лінії DL:

ReNB.DL = 34,3 • 3 = 102,9 Мбіт / с.

Для лінії UL:

ReNB.UL = 18,29 • 3 = 54,87 Мбіт / с.

Наступним етапом буде визначення кількості сот у планованої мережі LTE.

Для розрахунку числа сот в мережі необхідно визначити загальне число каналів, що виділяються для розгортання проектованої мережі LTE. Загальне число каналів Nк розраховується за формулою:

, (3.3)

де ДfУ - смуга частот, виділена для роботи мережі і рівна 71 МГц;

Дfк - смуга частот одного радіоканалу; під радіоканалом в мережах LTE визначається таке поняття як ресурсний блок РБ, який має ширину 180 кГц, Дfк = 180 кГц.

Далі визначимо число каналів Nк.сек, яке необхідно використовувати для обслуговування абонентів в одному секторі однієї стільники:

(3.4)

де Nк - загальне число каналів;

Nкл - розмірність кластера, обиране з урахуванням кількості секторів eNB, приймемо рівним 3;

Mсек - кількість секторів eNB, прийняте 3.

Далі визначимо число каналів трафіку в одному секторі однієї стільники Nкт.сек. Число каналів трафіку розраховується за формулою:

(3.5)

де Nкт1 - число каналів трафіку в одному радіоканалі, яке визначається стандартом радіодоступу (для OFDMA Nкт1 = 1... 3); для мережі LTE виберемо Nкт1 = 1.

У відповідності з моделлю Ерланга, представленої у вигляді графіка на Рисунок 2.2, визначимо допустиме навантаження в секторі однієї стільники Асек при допустимому значенні ймовірності блокування рівною 1% і розрахованим вище значенні Nкт.сек. Визначимо, що Асек = 50 Ерл.

Рисунок 2.2 - Залежність допустимого навантаження в секторі від числа каналів трафіку і вірогідності блокування.

Число абонентів, яке буде обслуговуватися однією eNB, визначається за формулою:

(3.6)

де A1 - середня за всіма видами трафіку абонентська навантаження від одного абонента; значення A1 може становити (0,04... 0,2) Ерл. Так як проектована мережа планується використовуватися для високошвидкісного обміну інформацією, то значення A1 приймемо рівним 0,2 Ерл. Таким чином:

Число базових станцій eNB в проектованої мережі LTE знайдемо за формулою:

(3.7)

де NАБ - кількість потенційних абонентів. Кількість потенційних абонентів визначимо як 20% від загальної кількості жителів. Загальне число жителів району становить 24500 осіб. Таким чином, кількість потенційних абонентів складе 4900 осіб, тоді:

Середню плановану пропускну здатність RN проектованої мережі визначимо шляхом множення кількості eNB на середню пропускну здатність eNB. Формула прийме вигляд:

, (3.8)

RN = (102,9 + 54,87) • 7 ≈ 1104,39 (Мбіт / с).

Далі дамо перевірочну оцінку місткості проектованої мережі і порівняємо з розрахованої. Визначимо усереднений трафік одного абонента в ЧНН:

, (3.9)

де Тт - середній трафік одного абонента на місяць, Тт = 30 Гбайт / міс;

q - коефіцієнт для сільської місцевості, q = 2;

NЧНН - число ЧНН на день, NЧНН = 7;

N д - число днів у місяці, N д = 30.

(Мбіт / с)

Визначимо загальний трафік проектованої мережі в ЧНН Rобщ. / ЧНН за формулою:

Rобщ. / ЧНН = Rт.ЧНН • Nакт.аб, (3.10)

де Nакт.аб - число активних абонентів у мережі; визначимо число активних абонентів у мережі як 80% від загального числа потенційних абонентів NАБ, тобто Nакт.аб = 3920 абонентів.

Rобщ. / ЧНН = 0,28 • 3920 = 1097,6 (Мбіт / с).

Таким чином, RN> Rобщ. / ЧНН. Ця умова показує, що проектована мережа не буде піддаватися перевантажень в ЧНН.