Подходы к планированию 3G и 4G сетей подвижной связи с учетом требований к качеству услуг

показатели и критерии
качества услуг
качество обслуживания абонентов мобильной связи
(QoS - Quality оf Service)
критерии качества - требование потребителя к услуге
показатели качества – численные характеристики услуги:
технические
организационные
удовлетво-ренность абонентов обслужива-нием
правиль-ность тарификации
скорость ремонта
доступность связи
непрерывность связи
качество передачи информации
скорость установления соединения

Концепция управления QoS
основа Концепции QoS - служба обмена данными на сети
архитектура службы обмена многоуровневая, основные службы:
обмена данными сети радиодоступа
обмена данными базовой сети
класс, параметры обмена данными, их величину
определяют классы трафика:
речевой
потоковый
интерактивный
фоновый
Алгоритмы управления качеством:
в плоскости управления
в плоскости пользователя

Управления качеством услуг при передаче мультимедийного трафика
Управления качеством услуг при передаче мультимедийного трафика должны осуществляться на основе:
1. Стандартных процессов управления качеством обслуживания мультимедийным трафиком по принципам функционирования и характеру воздействия
ключевым фактором гарантированного предоставления требуемого качества пользователям различных видов услуг с мультимедийным трафиком является планирование и оптимизация сетей
2. Алгоритмов управления качеством в рамках концепции QoS
совершенствование алгоритмов, позволяющих эффективно распределять ресурсы радиосети между услугами, обеспечивает повышение качества предоставления мультимедийных услуг передачи данных
3. Методики мониторинга сети
необходимость в эффективном анализе функционирования и своевременного обнаружения неисправностей, высокий уровень обслуживания, ожидаемый абонентами, требует круглосуточного контроля состояния сетей с использованием современных средств наблюдения

Процессы управления
Процессы управления мультимедийным трафиком различаются по принципам функционирования и характеру воздействия:
стратегические - планомерное развитие инфраструктуры сети с учетом распределения нагрузки и типов предоставляемых услуг
оперативные - выполняемые службой управления сети (коррекционное воздействие для поддержания качества функционирования сети)
автономные автоматизированные - обслуживающие каждое соединение
Система управления
сетью - циклическая
многоуровневая
структура,
обеспечивающая:
заданный уровень
обслуживания
требуемую пропускную
способность
запланированный
уровень покрытия

Содержание процесса управления качеством услуг
планирование нормативного уровня качества услуг (определение показателей, норм и методик измерений);
предоставление услуг (выполнение работ по эксплуатации программно-аппаратных средств и обслуживанию абонентов);
контроль качества услуг (проведение внутренних проверок качества услуг и сравнение достигнутых значений качества с нормативными значениями);
улучшение качества услуг (анализ состояния процесса оказания услуг, планирование более высоких показателей качества услуг).

ключевые принципы системы менеджмента качества:
ориентация на потребителя
вовлечение работников предприятия в деятельность по управлению качеством
эффективность управления определяется существующей организационной структурой
процессный подход в управлении качеством услуг - переход с функционального управления на управление результатами
принятие решений, основанных на фактических данных и событиях
управление качеством
и организационная структура
основные типы организационной структуры:
линейная
функциональная
линейно-функциональная
линейно-штабная
для оператора сотовой связи целесообразно внедрение
линейно-штабной структуры, как наиболее ориентированной на работу с пользователем

Методы оценки передачи голоса и данных
Методы оценки голоса:
объективной и субъективной
субъективно-статистической
измерение качества восприятия речи (PSQM)
«Е-модель»
принцип «Е-модели». уравнение:
R - рейтинг качества передачи речи (transmission ratings)
R = Ro - Is - Id - Iе + А,
Ro – отношение сигнал/шум
Is – степень ухудшения тракта (перегрузки, шумом квантования и др.)
Id - ухудшение тракта (задержка распространения радиосигнала)
Ie – снижение качества передачи (включенные в тракт устройствами обработки речи)
А – коэффициент ожидания, подсознательнол определяемый эмоциональным настроем пользователя
Методы оценки для сетей с коммутацией каналов:
доступность услуги
время установления соединения
относительное число выполненных вызовов
методы оценки для сетей с коммутацией пакетов:
определяются требованиями к классам трафика
режимы предоставления
- гарантированный (AM - assured mode)
- негарантированный (NAM - non-assured mode)
основные уровни/типы QoS для IP сетей :
«лучшее из возможного» (best effort) - передача данных без каких либо гарантий
с предпочтениями /приоритетами (non-guarantee) в зависимости от типа трафика
гарантированный сервис (guarantee)

Мониторинг как средство управления качеством услуг
Под мониторингом понимается процесс сбора информации о состоянии контролируемых объектов, а также анализа и обработки получаемой информации в интересах различных управляющих систем и персонала, обслуживающего сеть и принимающего решения.
Система мониторинга – это информационная система, ориентированная на реализацию процесса сбора, аналитическую обработку и представление информации в удобном для восприятия виде.

Концептуальная модель системы мониторинга

Методика
мониторинга
I. контроль за состоянием элементов
II. контроль за состоянием сети
III. контроль и управление обслуживанием
IV.административное управление и оптимизация
система мониторинга –
информационная система для сбора, аналитической обработки и представление информации в удобном для восприятия виде
архитектура:
центральный сервер
удаленные модули тестирования
основные функции:
автоматический контроль состояния сети в реальном режиме времени
анализ протоколов
трассировка вызовов
статистика
выявление мошенничества
роуминг-статистика;
анализ ключевых показателей производительности сетей

Функции мониторинга по содействию оператору
поиск неисправностей в сети;
контроль функционирования сети;
оптимизация сети;
ввод в действие новых компонентов сети, новых продуктов и услуг;
гарантия качества предоставляемых услуг;
сокращение времени выхода на рынок новых услуг;
сокращение оттока абонентов;
наблюдение за абонентской базой;
работа по устранению жалоб абонентов;
обнаружение мошенничества;
оценка качества межоператорского взаимодействия.

Мониторинг качества сети
мониторинг основных технических показателей:
нагрузка общая и первичная (голос и ПД)
количество соединений: всего и успешных (голос и ПД)
неуспешные соединения: по вине р/интерфейса или системных сбоев
объемы трафика и средние скорости ПД «вверх» и «вниз» и т.д.
исходные данные для контроля качества сети:
мониторинг и анализ основных параметров качества сети;
драйв – тесты
анализ жалоб абонентов
исследование работы
абонентского оборудования
Анализ качества работы сети осуществляется в реальном времени на основе исходных данных и включает в себя статистическую обработку и генерацию отчетов
На примере сети «Скай Линк» CDMA2000 1X EV-DO
Проблемы развития:
1.становление в условиях серьезной конкуренции
2.необходимость быстрого развития сети, опережающего темпы роста абонентской базы

При построении сети делаем следующие допущения:
1. Плотность абонентского трафика по территории обслуживания постоянна
2. Соты одинаковых размеров
3. Активность абонентов постоянна от одной соты к другой
4. Обеспечивается быстрое управление мощностью передатчиков, как в обратном, так и в прямом направлениях связи
5.Морфоструктура местности однотипна
6. Параметры приемопередающих станций одинаковы
Алгоритм частотно-территориального планирования

Построение начального приближения сети
Этап 1. Определение числа каналов трафика на сектор из эмпирической зависимости числа обратных каналов трафика от вероятности битовой ошибки различных вариантах загрузки сети.
1-окружающие соты пусты
2-система загружена на 0.25
3-система загружена на 0.5
4- система загружена полностью
По данной зависимости оценивается допустимое число каналов трафика на сектор.
Этап 2. Определение пространственных параметров сети.
число абонентов, обслуживаемых одной базовой станцией в час наибольшей нагрузки
число базовых станций в сети
– радиус соты , исходя из площади требуемой зоны обслуживания сети и необходимого числа BS
Таким образом, на этом этапе планирования находится число базовых станций и максимальный радиус сот, исходя из абонентской плотности (нагрузки).

Этап 3. Определение параметров базовых станций
Решение задачи сводится к определению мощности передатчика BS при заданных параметрах радиооборудования.
Необходимо оценить соотношение сигнал/помеха на входе приемника сети, опираясь на модель сети:
Изображен наиболее неблагоприятный с точки зрения приема случай, когда мобильный абонент находится на границе трех сот.При найденном значении соотношения с/п на вх. Приемника MS, можно найти мощность передатчика BS.
Методика определения максимальной мощности передатчика BS.
По требуемой вероятности связи с достоверностью не хуже заданной определяются допустимые значения параметра по формуле:
2. Рассеяния превышение уровня сигнала над уровнем помех
3. Требуемое среднее превышение уровня сигнала над уровнем помех на входе приемника MS по формуле:
4.Средний уровень сигнала на входе приемника для обеспечения заданной вероятности связи:
5.Находим выходную мощность приемника BS, в нашем случае она равна мощности пилотного сигнала BS
6.Суммарная мощность передатчика BS находится по формуле:

Адаптивные схемы модуляции и кодирования в высокоскоростном нисходящем канале HSDPA

Высокоскоростной сегмент WCDMA HSDPA
базируется на высокоскоростном общем нисходящем канале (High-Speed Downlink Shared Channel - HS-DSCH), способном поддерживать высокие скорости передачи данных.
Технология позволяет обслуживать разных пользователей, осуществляя мультиплексирование с временным и кодовым разделением, то есть идеально подходит для обработки прерывистого пакетного трафика в многопользовательской среде.
HSDPA можно передавать в три раза больше данных и поддерживать вдвое больше мобильных пользователей на одну соту.
HSDPA значительно улучшает качество предоставляемых абоненту мультимедийных услуг ( за счет высокой скорости передачи задержка становится неощутимой, а объем передаваемой информации увеличивается).

Распределение ресурсов WCDMA
Кодовый ресурс
Ресурс по мощности

Количество абонентов при различной
загрузки сети WCDMA R’99

Распределение скоростей передачи данных в обратном канале в зоне обслуживания базовой станции при работе в режиме мобильного Интернета

Характеристики прямого канала при работе в режиме мобильного Интернета
Адаптивные схемы модуляции и кодирования
Требуемое отношение сигнал/помеха в прямом канале

Распределение скоростей передачи данных в прямом канале в зоне обслуживания базовой станции при работе в режиме мобильного Интернета

Распределение скоростей передачи данных в зоне обслуживания
Канал «вниз»
Канал «вверх»

Пропускная способность сектора

Реформирование спектра GSM под спектр LTE

Требуемое разнесение по частоте стандартов LTE и GSM, работающих в общей полосе частот.
Ресурсная сетка LTE при стандартном шаге поднесущих

Зоны покрытия базовых станций на линии «вверх» в сети GSM/LTE
Зоны покрытия базовых станций на линии «вниз» в сети GSM/LTE

Скорость передачи данных в канале «вниз» (Мбит/с)
Скорость передачи данных в канале «вверх» (Мбит/с)

Параметры канала передачи между БС и АУ
Максимальная скорость передачи в канале «вверх» (Мбит/с)

Максимальная скорость передачи в канале «вниз» (Мбит/с)

Распределение скоростей передачи данных в канале «вверх» в зоне обслуживания БС

Распределение скоростей передачи данных в канале «вниз» в зоне обслуживания БС

Классификация услуг и требуемая скорость передачи

Максимальное число абонентов единовременно работающих в сети