1. Глобальная система подвижной связи Услуги сетей подвижной связи. Архитектура сети gsm. Радиоинтерфейс сети. Принципы передачи обслуживания. Определение и типы хэндовера. Методы инициации хэндовера. Обеспечение высокого качест

Вид материала

Лекции

Содержание Содержание курса Тема 2. Сети подвижной связи. Эволюция. Стандарты. Тема 3. Сети спутниковой связи Тема 3. Построение модели соты сети спутниковой связи Темы контрольных работ

Подобный материал:

• 1. Глобальная система подвижной связи Архитектура сети gsm. Мобильная станция. Подсистема, 37.89kb.
• Подвижной связи, а также оборудования наземного сегмента спутниковой подвижной связи,, 919.36kb.
• Доклад «О конкуренции между услугами связи для целей передачи голосовой информации, 48.46kb.
• 1 назначение сетей подвижной связи связь одна из наиболее динамично развивающихся отраслей, 2493.28kb.
• Предоставление доступа к информационным и сервисным ресурсам Интернет абонентам сети, 110.97kb.
• Техническое задание на разработку рабочего проекта по объекту, 134.32kb.
• Техническое задание на разработку рабочего проекта по объекту, 144.17kb.
• Характеристика специальности 210406 «сети связи и системы коммутации», 37.03kb.
• Правительства Российской Федерации от 13. 04. 2005 г. №214 Собрание закон, 656.44kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «Сети связи» Направление подготовки, 189.89kb.

Анализ производительности сетей подвижной связи

Кафедра систем телекоммуникаций, факультет физико-математических и естественных наук.

Специальная дисциплина по выбору студента.

Трудоемкость – 3 кредита, 2 часа лекций и 2 часа лабораторных занятий в неделю.

Цель курса

Целью курса является изучение принципов построения и функционирования основных систем сотовой связи, функционирующих и развивающихся в настоящее время. В рамках курса исследуются архитектура, протоколы, основные алгоритмы работы (аутентификация, регистрация, организация хэндовера).

С помощью аппарата теории телетрафика проводится анализ типовых моделей процесса обслуживания вызова в соте сети подвижной связи с конечным и бесконечным числом абонентов.

Содержание курса

Лекции

Тема 1. Глобальная система подвижной связи

Услуги сетей подвижной связи. Архитектура сети GSM. Радиоинтерфейс сети. Принципы передачи обслуживания. Определение и типы хэндовера. Методы инициации хэндовера. Обеспечение высокого качества передачи данных и голоса по каналу.


Тема 2. Сети подвижной связи. Эволюция. Стандарты.

Обзор сетей подвижной связи. Эволюция сетей. Принципы построения и архитектура сети CDMA. Управление мощностью и хэндовер в CDMA. Стандарты третьего поколения, требования к набору услуг и качеству. Система мобильной связи UMTS. Архитектура и услуги UMTS, процедура жесткого хэндовера. Основные процедуры WiMAX. Обеспечение качества обслуживания. Технология мобильной передачи данных LTE. Основные функциональные элементы. Структура сети LTE.


Тема 3. Сети спутниковой связи

История возникновения. Спутниковые ретрансляторы. Преимущества по отношению к наземным сетям связи. Широковещание. Модель фрагмента спутниковой связи. Схемы одностороннего и двухстороннего доступа между абонентом и спутником связи. Геостационарные, средневысотные и низкоорбитальные спутники. Основные области применения.


Лабораторные занятия

Тема 1. Анализ модели одной соты сети сотовой подвижной связи

Построение и анализ математических моделей соты сети сотовой подвижной связи. Исследование вероятностных характеристик моделей. Построение математической модели соты ССПС с одним типом абонентов. Построение математической модели соты ССПС с двумя типами абонентов. Анализ двухпотоковой полнодоступной (неполнодоступной) СМО с конечной (бесконечной) очередью и терпеливыми (нетерпеливыми) заявками. Анализ вероятностных характеристик модели соты ССПС с двумя типами абонентов и с учетом мобильности. Анализ двухсервисной многоскоростной полнодоступной модели Эрланга с различными интенсивностями обслуживания. Решение задач.


Тема 2.

Сети сотовой подвижной связи. Перспективы. Сравнение стандартов второго, третьего и четвертого поколений. Обеспечение качества обслуживания. Совместимость. Услуги. Возможность хэндовера. Преимущества и недостатки. GPRS. UMTS. CDMA2000. WiMAX. LTE. Методы исследования характеристик беспроводных сотовых сетей связи. Организация процессов обработки вызовов с беспроводных сетях связи.


Тема 3. Построение модели соты сети спутниковой связи

Построение и анализ математической модели соты сети спутниковой связи с конечным и бесконечным числом абонентов. Анализ двухсервисной модели Энгсета.

Темы контрольных работ

Промежуточный контроль знаний

Контрольная работа № 1. Глобальная система подвижной связи.

Типовые вопросы

1. Зарождение сети сотовой подвижной связи.
   
2. Опишите основные телекоммуникационные сервисы, предоставляемые сетью сотовой подвижной связи.
   
3. Дать определение соты и кластера (макросоты).
   
4. Опишите все элементы архитектуры сети GSM (изобразите архитектуру сети GSM). Опишите подробно Мобильную станцию и дайте понятие IMEI- и IMSI-кодам.
   
5. Опишите все элементы архитектуры сети GSM (изобразите архитектуру сети GSM). Опишите подробно подсистему базовых станций.
   
6. Опишите все элементы архитектуры сети GSM (изобразите архитектуру сети GSM). Опишите подробно сетевую подсистему.
   
7. Опишите радиоинтерфейс сети GSM на примере GSM-900. TDMA и FDMA. Разнос несущих частот.
   
8. Опишите структуру суперкадра TDMA.
   
9. Классификация логических и физических каналов. Логические каналы: каналы трафика и каналы управления.
   
10. Сверточное кодирование и чередование (перемежение) блоков.
    
11. Сетевые аспекты. Архитектура протокола сигнализации в GSM. Подуровень управления радиоресурсами.
    
12. Сетевые аспекты. Архитектура протокола сигнализации в GSM. Подуровень управления мобильностью. Подуровень управления соединением.
    
13. Определение хэндовера. Межсотовый и внутрисотовый хэндовер. Жесткий и мягкий хэндовер.
    
14. Методы инициации хэндовера. Метод сравнения мощностей. Метод порогового значения. Метод гистерезиса. Комбинированный метод инициации хэндовера.
    
15. Зона хэндовера. Вызовы, порождающие нагрузку на базовую станцию соты.
    
16. Структурные параметры сети. Переход от физической модели к математической.
    
17. Определение зоны хэндовера. Поведение абонента в зоне хэндовера и возможные варианты окончания разговора в зоне хэндовера.
    
18. Полнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов без очереди. Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Изобразить диаграмму интенсивностей переходов. Выписать СУГБ, СУЛБ. Вывести стационарные вероятности и найти вероятность потерь 1- и 2-вызовов.
    
19. Неполнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов без очереди. Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Изобразить диаграмму интенсивностей переходов. Выписать СУГБ, СУЛБ. Вывести стационарные вероятности и найти вероятность потерь 1- и 2-вызовов.
    
20. Полнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов с бесконечной очередью (для 2-заявок) и нетерпеливыми заявками ((A): 2-заявка может находиться в очереди не более случайного времени, имеющего экспоненциальное распределение с параметром «gamma». (B): 2-заявка, ожидающая в очереди, может покинуть СМО с интенсивностью «mu1», что соответствует окончанию разговора в зоне хэндовера). Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Изобразить диаграмму интенсивностей переходов. Выписать СУГБ, СУЛБ. Выписать баланс вероятностных потоков 2-заявок, поступающих в очередь и покидающих ее. Вывести стационарные вероятности и найти вероятность потерь 1- и 2-вызовов.
    
21. Полнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов с конечной очередью (для 2-заявок) и нетерпеливыми заявками ((A): 2-заявка может находиться в очереди не более случайного времени, имеющего экспоненциальное распределение с параметром «gamma». (B): 2-заявка, ожидающая в очереди, может покинуть СМО с интенсивностью «mu1», что соответствует окончанию разговора в зоне хэндовера). Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Изобразить диаграмму интенсивностей переходов. Выписать СУГБ, СУЛБ. Выписать баланс вероятностных потоков 2-заявок, поступающих в очередь и покидающих ее. Вывести стационарные вероятности и найти вероятность потерь 1- и 2-вызовов.
    
22. Неполнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов с бесконечной очередью (для 2-заявок) и нетерпеливыми заявками ((A): 2-заявка может находиться в очереди не более случайного времени, имеющего экспоненциальное распределение с параметром «gamma». (B): 2-заявка, ожидающая в очереди, может покинуть СМО с интенсивностью «mu1», что соответствует окончанию разговора в зоне хэндовера). Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Изобразить диаграмму интенсивностей переходов. Выписать СУГБ, СУЛБ. Выписать баланс вероятностных потоков 2-заявок, поступающих в очередь и покидающих ее. Вывести стационарные вероятности и найти вероятность потерь 1- и 2-вызовов.
    
23. Неполнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов с конечной очередью (для 2-заявок) и нетерпеливыми заявками ((A): 2-заявка может находиться в очереди не более случайного времени, имеющего экспоненциальное распределение с параметром «gamma». (B): 2-заявка, ожидающая в очереди, может покинуть СМО с интенсивностью «mu1», что соответствует окончанию разговора в зоне хэндовера). Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Изобразить диаграмму интенсивностей переходов. Выписать СУГБ, СУЛБ. Выписать баланс вероятностных потоков 2-заявок, поступающих в очередь и покидающих ее. Вывести стационарные вероятности и найти вероятность потерь 1- и 2-вызовов.
    
24. Неполнодоступная двухпотоковая модель обслуживания вызовов с двумя бесконечными очередями. Схематически изобразить модель. Ввести случайный процесс. Выписать упрощающие предположения для модели.
    
25. Найти вероятность многократного хэндовера для любой математической модели.
    

Контрольная работа № 2. Сети связи.

Типовые вопросы

1. Опишите эволюцию сетей подвижной связи (с помощью таблицы). Приведите сравнительные характеристики (услуги, скорости передачи, годы применения) стандартов поколений 1G-4G.
   
2. Изобразите архитектуру, основные функциональные элементы, сервисы следующих стандартов и технологий:
   

А) GPRS (EDGE)

Б) CDMA2000

В) UMTS

Г) WiMAX

Д) LTE.

3. Опишите основные функциональные возможности спутниковой связи. Сравните количество и облуживание абонентов с помощью геостационарных, низкоорбитальных и средневысотных спутников. Приведите известные Вам примеры.
   

Практическая работа № 1. Анализ модели с двумя входящими потоками.

Задания:

1. Выписать пространство состояний . (1 балл)
   
2. Выписать множества блокировок и . (1 балл)
   
3. Выписать множества неблокировок и . (1 балл)
   
4. Нарисовать диаграмму интенсивностей переходов. (1,4 балла)
   
5. Показать на диаграмме интенсивностей переходов множества , , , и . (0.6 баллов)
   
6. Выписать матрицу интенсивностей переходов. (1 балл)
   
7. Составить систему уравнений глобального баланса. (1 балл)
   
8. Доказать обратимость случайного процесса, используя критерий Колмогорова. (1 балл)
   
9. Составить систему уравнений частичного баланса. (1 балл)
   
10. Найти распределение вероятностей состояний системы . (2 балла)
    
11. Найти интенсивность предложенной нагрузки , и . (2 балла)
    
12. Найти интенсивность потерянной нагрузки , и . (1 балл)
    
13. Найти интенсивность обслуженной нагрузки , и . (1 балл)
    
14. Найти вероятность блокировки по времени и . (1 балл)
    
15. Найти вероятность блокировки по вызовам и . (2 балла)
    
16. Найти вероятность блокировки по нагрузке и . (1 балл)
    
17. Найти среднее число заявок , и . (1 балл)
    

Итоговый контроль знаний.

Контрольная работа № 3. .Итоговая контрольная работа

Теоретические и практические вопросы по темам:

1. Глобальная система подвижной связи.
   
2. Сети подвижной связи. Эволюция. Стандарты.
   
3. Сети спутниковой связи.
   
4. Построение и анализ математических моделей сетей подвижной связи.
   

Темы рефератов.

1. Эволюция сетей подвижной связи. (Сравнительные характеристики, услуги, скорости передачи, годы применения стандартов поколений 1G-4G).
   
2. Развитие сотовой связи в России и странах СНГ.
   
3. Возникновение сотовой связи.
   
4. GPRS.
   
5. CDMA2000
   
6. UMTS
   
7. WiMAX
   
8. LTE.
   

Для тем 4-8 необходимо описать подробно архитектуру, основные функциональные элементы, сервисы стандартов и технологий.

Литература

Обязательная

1. Гайдамака Ю.В., Зарипова Э.Р., Самуйлов К.Е. «Модели обслуживания вызовов в сети подвижной связи». // М.: "РУДН", 2008. – 72 с.
   
2. Берлин А.Н. «Сотовые системы связи». // СПб.: Бином. Лаборатория знаний, 2009. – 360 с., ил.
   
3. Вилли Б. Иверсен «Разработка телетрафика и планирование сетей». // СПб.: Бином. Лаборатория знаний, 2011. – 528 с., ил.
   
4. Меликов А.З., Пономеренко Л.А.,Паладюк В.В. «Телетрафик: Модели, методы, оптимизация». // К.: ИПК Политехника, 2007,.- 256 с.: ил.
   

Дополнительная

5. Башарин Г.П. «Лекции по математической теории телетрафика». Изд. 3-е, испр. и доп.– М.: Изд-во РУДН, 2009. – 342 с., ил.
   
6. Берлин А.Н. «Цифровые сотовые системы связи». // М.: ЭкоТрендз, -2007.- 296 с., ил.
   

Программу составила

Зарипова Эльвира Ринатовна,

старший преподаватель кафедры систем телекоммуникаций,

факультет физико-математических и естественных наук.