Upload
lamkhue
View
231
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL
Raadio- ja sidetehnika instituut
Kood: IRT 83 LT
GSM KÕNELIIKLUSE JAOTAMINE
Sven Aluste
Töö on tehtud telekommunikatsiooni õppetooli juures
Juhendaja: Avo Ots
Kaitsmine toimub raadio- ja sidetehnika instituudi kaitsmiskomisjonis
Autor taotleb tehnikamagistri nimetust
Esitatud: 24.05.2005
Kaitsmine: 02.06.2005
Tallinn 2005
GSM kõneliikluse jaotamine 2
REFERAAT
Käesoleva magistritöö eesmärgiks on leida tänasel päeval võimalikest GSM
kõneliikluse jaotuse meetoditest üks lahendus, kuidas maksimaalselt
rakendada GSM operaatoril kasutada olevat 900MHz ja 1800MHz
sagedusriba kõneliikluse jaoks.
Töö oma ülesehituselt koosneb GSM võrgu olulisemate sõlmede põgusast
ülevaatest ja analüüsivast praktilisest osast.
Töö esimeses pooles on tutvustatud olulisemaid termineid, parameetreid ja
mobiilvõrgu olemust, et lugeja mõistaks kõneliikluse jaotuse protsessi sisu ja
ühtlasi saaks ka ettekujutuse kärjevahetusest.
Praktiline osa ehk töö teine pool koosneb kõneliikluse jagamiseks võimalike
kasutatavate parameetrite tutvustusest koos praktiliste näidetega ning valitud
vihmavari-kärjevahetuse parameetrite paketi aktiveerimise kirjeldusest.
Aktiveerimisele järgnenud monitooringu tulemuste analüüs on esitatud töö
lõpuosas.
Magistritöö "GSM kõneliikluse jaotamine" seletuskiri on esitatud 53 leheküljel,
sisaldades endas 18 joonist ja 6 tabelit.
Võtmesõnad: GSM1800, raadiovõrk, Half Rate, vihmavari-kärjevahetus.
GSM kõneliikluse jaotamine 3
SUMMARY
The aim of this thesis "GSM voice traffic distribution" is to find a good solution
how to use 900MHz and 1800MHz frequency bands to the limit for GSM voice
traffic.
In the first part of the thesis there are most of the important terms and
parameters described to make the voice traffic distribution process between
GSM900 and GSM1800 frequency bands understandable for reader and to
give an idea of overall handover process.
Analytical part specifys the activation of Umbrella handover and analysing the
results after one week of changes. Results are represented in graphs and
tables in the final part of this paper.
The project is represented on 53 pages, containing also 18 figures and 6
tables. Graduation paper is written in Estonian.
Keywords are: GSM1800, Radio network, Half Rate, Umbrella Handover.
GSM kõneliikluse jaotamine 4
EESSÕNA
Käesoleva magistritöö teema on “GSM kõneliikluse jaotus”. Töö ülesanne on
püstitatud eeldusel, et sideoperaatoril on kõneliikluse koormus (voice trafic)
suurenenud piisavalt ja on tekkinud vajadus jagada kõneliiklust efektiivsemalt
erinevate sagedusribade vahel, kuna võrgu ressurss on piiratud. Nimetatud
operaatoriks on Elisa Mobiilsideteenused AS (edaspidi Elisa), kes kasutab
kahesageduslikku võrku (Dualband Network), 900MHz ja 1800MHz
sagedusribas ning võrk on üles ehitatud Nokia seadmetel.
Probleemi lahenduseks olen teinud valiku vihmavari-kärjevahetuse
parameetrite komplektile, mida rakendan Elisa mobiilvõrgus. Lisaks olen
teinud parameetrite kasutamise analüüsi peale nädalast testperioodi ning
häälestust. Mõõtmiste kogumiseks olen kasutanud spetsiaalset võrgujälgimise
süsteemi Nokia Data Warehouse - NDW ja kontrolleripõhist jälgimissüsteemi
Network Doctor – ND. Töö tulemusena leian edaspidi kogu võrgus kasutatava
mudeli kõneliikluse jagamiseks.
Selle töö valmimisele on palju abiks olnud Elisa vastutulelik ja mõistev
võrguplaneerimise osakond, samuti tahan siinkohal tänada kõiki oma
konsultante, kes leidsid aega abiks olla:
M.Manninen MSc, European Communications Engineering, U.Ruuto MSc,
Ericsson Eesti AS, O.Uhtlik, Elisa Mobiilsideteenused AS, J.Rootalu, Elisa
Mobiilsideteenused AS, P.Roosipuu MSc, Pemetel OÜ.
Tänu selle töö kirjutamisele veedetud ajale on autorile selgemaks saanud ka
terviklikum pilt süsteemide süsteemist – Loodusest, mille vajaliku (mitte
ületähtsustatud!) osana igaüks meist end tunda võiks ja kus kahtlemata on
koht ka meie teadusesaavutustel.
Sven Aluste Tallinnas, 25.05.2005
GSM kõneliikluse jaotamine 5
SISUKORD
REFERAAT...................................................................................................... 2
SUMMARY....................................................................................................... 3
EESSÕNA........................................................................................................ 4
SISUKORD ...................................................................................................... 5
LÜHENDITE LOETELU ....................................................................................... 7
1. SISSEJUHATUS .......................................................................................... 9
2. MOBIILVÕRK ............................................................................................ 11
2.1. ÜLDINE MOBIILVÕRGU STRUKTUUR ........................................................... 11
2.2. RAADIOVÕRGU ÜLESEHITUS .................................................................... 13
2.3. MOBIILSUS. INFORMATSIOONIEDASTUS RAADIOVÕRGUS ............................. 15
2.4. HIERARHILINE KÄRJESTRUKTUUR (HCS). ................................................. 17
3. RAADIOVÕRGU PARAMEETRID ............................................................. 19
3.1. MÕÕTMISPROTSESS JA MÕÕTETULEMUSTE TÖÖTLEMINE RAADIOVÕRGUS .... 19
3.1.1. Mobiilterminali poolt sooritatavad mõõtmised ......................... 20
3.1.1.1. Mobiilterminali mõõtmised puhkeseisundis ............................ 20
3.1.1.2. Mobiilterminali mõõtmised hõivatud seisundis ........................ 21
3.2. KÄRJEVAHETUSE PROTSESS .......................................................... 22
3.2.1. Kärjevahetamise otsus ............................................................... 23
3.2.2. Intervall kärjevahetuste ja kärjevahetuse ürituste vahel ......... 24
3.2.3. Sihtkärje hindamine .................................................................... 25
3.2.4. Kärjevahetuse algoritmid ........................................................... 25
3.2.5. Kärjevahetus raadioressursi tõttu ............................................. 27
3.2.6. Kärjevahetus signaali kvaliteedi või taseme tõttu.................... 28
3.3. NAABERKÄRJED JA NENDE PARAMEETRID ................................... 28
3.4. KAHESAGEDUSLIKUD (DUAL-BAND) PARAMEETRID ................................................ 29
3.4.1. Advanced Multilayer Handling (AMH) ....................................... 30
3.4.1.1. Domineerivad alad .................................................................. 30
GSM kõneliikluse jaotamine 6
3.4.2. DADL/B ........................................................................................ 32
3.4.3. Ühine juhtkanal – Common BCCH............................................. 32
3.4.4. Half Rate ...................................................................................... 34
3.4.4.1. Saatjapõhine HR .................................................................... 34
3.4.4.2. Ajapilupõhine HR .................................................................... 34
3.4.5. Vihmavari-kärjevahetus .............................................................. 35
4 MONITOORING .......................................................................................... 36
4.1 NETWORK DOCTOR JA NETWORK DATA WAREHOUSE ................................ 36
5. KÕNELIIKLUSE JAOTAMINE .................................................................. 39
5.1. PARAMEETRITE VALIK .............................................................................. 39
5.2. VIHMAVARI-KÄRJEVAHETUSE AKTIVEERIMINE ............................................. 39
5.3. MÕÕTMISTULEMUSED .............................................................................. 42
KOKKUVÕTE ................................................................................................ 49
VIITELOETELU ............................................................................................. 51
JOONISTE LOETELU ................................................................................... 52
TABELITE LOETELU .................................................................................... 53
GSM kõneliikluse jaotamine 7
LÜHENDITE LOETELU
A-interface A-liides, liides keskjaama ja transkooderi vahel
Air interface raadioliides, tugijaama ja mobiilterminali vahel
BCCH Broadcast Control Channel, eetri juhtkanal
BSC Base Station Controller, (tugijaama)kontroller
BSS Base Station Subsystem, raadiovõrk (raadiosüsteem)
BTS Base Transceiver Station, tugijaam
CI Cell Identity, kärje identifitseerimiskood
DCS1800 Digital Cordless Standard 1800, GSM1800 standard
DL Down Link, allalüli – signaal võrgust terminali
DTX Discontinuous transmission, katkeline edastus
EIR Equipment Identity Register, seadmeregister
FR Full Rate, signaliseerimine „täiskiirusel” (normaalkiirusel)
GSM Global System for Mobile Communication, ülemaailmne
mobiilsüsteem
HO Handover, kärjevahetus
HR Half Rate, signaliseerimine „poole kiirusega”
LAC Location Area Code, asukohapiirkonna kood
MS Mobile station, mobiilterminal ehk mobiiltelefon
MSC Mobile services Switching Centre, kommutatsioonikeskus,
Keskjaam
ND Network Doctor Nokia, NMS-põhine andmebaas
NDW Network Data Warehouse, Nokia NMS- andmebaas
NMS Network Management Subsystem, võrguhaldussüsteem
PC Power Control, signaali võimsuse reguleerimine
PLMN Public Land Mobile Network, avalik mobiilvõrk
GSM kõneliikluse jaotamine 8
RxLev vastuvõtunivoo, signaali tase allalüli suunal
RxQual signaali kvaliteet allalüli suunal
TA Timing Advance, terminali ja tugijaama vaheline kaugus
TC Transcoder, transkooder
TDMA Time Division Multiple Access, aegjaotusega ühispöördus
TRX/TRU Transceiver Unit, transiiver (Nokial TRX, Ericssonil TRU)
TSL Timeslot, ajapilu
TxLev signaali tase üleslüli suunal
TxQual signaali kvaliteet üleslüli suunal
UL Up Link, üleslüli – signaal terminalist võrku
GSM kõneliikluse jaotamine 9
1. SISSEJUHATUS
Mobiiltelefoniteenus on telekommunikatsiooniteenus, mille osutamine seisneb
osalise või täieliku raadioside loomises kõne edastamiseks liikuvale tarbijale
ning mis hõlmab osaliselt või täielikult mobiiltelefonivõrku [3]. Nagu jooniselt 1
näha, võib mobiilsust mõista mitmeti.
Selliselt on kirjas Vabariigi Valitsuse määruse Üldkasutatava
telekommunikatsioonivõrgu opereerimise ja üldkasutatava
telekommunikatsiooniteenuse osutamise nõuetes.
Joonis 1. Mobiilsus – igal ajal ja igas maailmajaos [4]
Tänapäeva mobiiliajastul, kui mobiilikõnede hindu langetatakse klientide
püüdmiseks pea iga nädal ja pakutakse lisaks kõikvõimalikke soodustusi, siis
mobiilteenuse operaatorid on üha sagedamini probleemi ees, kuidas
olemasolevat mobiilvõrgu ressurssi paremini ära kasutada, et nii kliendid, kes
juba operaatori teenuseid kasutavad kui ka uued liitujad saaksid kvaliteetselt
mobiilvõrgu teenuseid kasutada.
„Mobiilteenuste turg on uue kogemuse võrra rikkam. Numbriliikuvus, kaua
oodatud uuendus, on igapäevaseks saanud ja esimesed kakskümmend tuhat
inimest oma valikut uuendanud. Kõik operaatorid on pingutanud oma
positsioonide kaitsmiseks täienenud konkurentsitingimustega turul.
Suurepärane võimalus oma mobiilinumbrit vahetamata operaatorit vahetada
on klientidele selgeks saanud. Numbriliikuvus ei ole uus mobiiliteenus, vaid
lisamugavus teenuste ja operaatorite vahel valimiseks.” (Äripäev, 06.04.2005)
GSM kõneliikluse jaotamine 10
"Kolme esimese kuu numbriliikuvuse statistika näitab, et esimestel kuudel on
operaatorit vahetanud peamiselt erakliendid, ilmselt inimesed, kes teenuste
kvaliteedi või muu näitajaga juba pikemat aega ei ole rahul olnud.
Teenuseosutajad on turule toonud suure hulga uusi teenuste pakette ja
erinevaid pakkumisi ning see on kliendid momendil ehk veidi segadusse
ajanud," on öelnud sideameti peadirektor Ando Rehemaa. (Maaleht, 21.04.2005)
Tehnilisest aspektist vaadatuna on ka ülalkirjutatu põhjal selgesti näha, et
antud magistritöö on mobiiloperaatorile oluline, et olemasolev võrk tänaste
kõnekoormuste jaotamisega valutult toime tuleks.
Töö eesmärgiks, nagu ka eessõnas märgitud sai, on kasutada ühte
olemasolevatest võimalustest jaotada kõneliiklust erisagedusribade vahel,
eelistades kõrgemat sagedusriba ehk GSM1800. Kõrgema sagedusriba
eelistamise põhjuseks on interferentsivabam piirkond, kuna tegu on väiksema
katvusalaga kui GSM900 kärgede puhul. Samuti on GSM1800 võrk oluliselt
väiksem ning sageduste korduvkasutus ka väiksem.
Teoreetilises osas on antud ülevaade ka teistest kõneliikluse jaotamiste
võimalustest koos soovituslike arvuliste väärtustega, mis võimaldavad
vajadusel kasutada ka neid ettekirjutusi võrgu efektiivsemaks kasutamiseks.
Käesolevas töös on tulemuse saamiseks kasutusele võetud vihmavari-
kärjevahetus (Umbrella Handover) ja seda küllaltki kompaktselt. Parameetrid
on rakendatud vaid sama katvusala omavates GSM1800 ja GSM900
sagedusriba kärgedes.
GSM kõneliikluse jaotamine 11
2. MOBIILVÕRK
Käesolev peatükk annab põgusa ülevaate mobiilvõrgu struktuurist ja selle
erinevate osade funktsioonidest. Kasutatud on allikaid [8], [6] ja [7].
2.1. ÜLDINE MOBIILVÕRGU STRUKTUUR
GSM võrgu moodustavad kaks peamist alamsüsteemi: NSS –
kommutatsioonisüsteem ja BSS – tugijaama/raadiosüsteem, lisaks võib
nimetada ka võrguhaldussüsteemi - NMS ning võrgus ringiliikuvad
mobiilterminalid - MS. Raadiosüsteemi mobiilterminalidega ühendab õhuliides
(Air-interface) ja raadiosüsteemi omakorda kommutatsioonisüsteemiga seob
A-liides (A-interface). Võrguhaldussüsteem on ühendatud nii BSS-i kui NSS-
iga opereerimise ja haldamise liidese kaudu - O&M. Mobiilvõrgu
alamsüsteemid on toodud joonisel 2.1.
Joonis 2.1. GSM võrgu alamsüsteemid [1]
1. Kommuteerimissüsteemi ülesandeks on korraldada korrektset ühendust
kliendini ja nimetatud süsteem koosneb järgmistest osadest:
kommutatsioonikeskus – MSC;
koduregister – HLR;
GSM kõneliikluse jaotamine 12
külalisregister – VLR;
autentimiskeskus – AUC;
mobiilterminalide register - EIR.
MSC on vastutav mobiilvõrgu sideühenduste loomise, suunamise ja
järelvaatluse eest. Samuti täidab MSC mitmeid teisi ülesandeid nagu näiteks
autentimine. MSC ühendatakse tavaliselt mitmete tugijaamadega.
VLR võib olla seotud ühe või mitme MSC-ga. VLR hoiab informatsiooni
kasutajate kohta, kes viibivad antud MSC teenindusalas. Infot uuendatakse
asukoha uuendamise protseduuri käigus, millest võtavad osa võrgu sõlmed
terminalist kuni MSC-ni.
HLR on andmebaas, kus säilitatakse ja hallatakse võrku kasutavate klientide
andmeid. HLR-is hoitakse andmeid kasutaja identiteedi, lubatud teenuste,
autentimise ja asukoha kohta. HLR-is olevat informatsiooni saavad vajadusel
kasutada nii VLR kui MSC. Kui kasutaja liigub uude VLR/MSC asukohta, siis
uuendatakse HLR andmeid. Kui kasutajale helistatakse, soovitakse ühendust
GSM terminaliga, siis küsitakse koduregistrilt, millise MSC kaudu jõuab teenus
antud terminalini. HLR-i ülesanded on seega seotud terminali asukohast
sõltumatute probleemidega, seevastu VLR peab rahuldama kõik asukoha
dünaamikast tekkivad vajadused.
AUC ülesanne on tuvastada mobiilside võrgu kasutajad. AUC pakub kõne
turvalisuse jaoks sobivad autentimisparameetrid ja salastusvõtmed.
EIR sisaldab informatsiooni terminalide kohta, mida tohib kasutada GSM
võrgus. EIR ei ole kohustuslik GSM võrgukomponent. Tema ülesanne on
jälgida, et võrgus ei oleks illegaalselt omandatud terminale.
2. Tugijaamasüsteem koosneb peamiselt kahest komponendist: tugijaama
kontrollerist - BSC ja tugijaamast - BTS. Viimati nimetatu suhtleb läbi
raadioliidese GSM terminaliga. BTS sisaldab endas kõiki raadio- ja
transmissiooniseadmeid, mis on vajalikud ühe mobiilside kärje toimimiseks.
Iga tugijaam töötab ühel või mitmel sagedusel. Ühte sagedust kasutatakse
signaali edastamiseks tugijaamast mobiiltelefoni ja teist sagedust vastupidises
suunas. Seepärast on vaja vähemalt ühte saatja ja vastuvõtja paari. Tavaliselt
on tugijaamal mitu raadiosaatjat ja vastuvõtjat (TRX), millest igaüks töötab
GSM kõneliikluse jaotamine 13
kindlal sagedusel. Tugijaama kontroller on tugijaamade jaoks keskne punkt.
BSC ülesandeks on korraldada tugijaamade vahelist tööd järgmiselt:
tugijaamade vaheline ühendus ja kanalivahetused;
raadiovõrgu juhtimine;
tugijaamade transmissiooni juhtimine;
raadioressursside ja tugijaamade konfiguratsiooni korraldamine.
2.2. RAADIOVÕRGU ÜLESEHITUS
Kasutajale tagatakse kogu GSM võrgu ulatuses täielik mobiilsus raadiovõrgu
olemasoluga. Iga GSM teenuse pakkuja eesmärgiks on suurendada
kasutajate arvu või territooriumi, millel teenust pakutakse, maksimaalseni.
Sellega kaasneb raadioressursi piiratus. See on ressurss, mida
mobiiloperaatoril ei ole kuidagi võimalik laiendada. Ühtlasi on ühenduse
omamiseks igal ajal vajalik teada võrgus ringiliikuva telefoni asukohta.
Seega on GSM tehnoloogias kasutusel järgmised lahendused. GSM-i tarbeks
on eraldatud sagedusvahemik (joonis 2.2.), mis omakorda jagatakse 124-ks
200 kHz ribalaiusega raadiokanaliks, mis omakorda jagatakse ära piirkonnas
tegutsevate mobiilsideoperaatorite vahel (joonis 2.3.).
Joonis 2.2. GSM sagedusriba [6] nii GSM-900 kui GSM1800 allalüli
(downlink) ja üleslüli (uplink) sagedusvahemikud.
GSM kõneliikluse jaotamine 14
Joonis 2.3. Sageduskanalite jaotus [6].
Et korraga oleks võimalik teenindada suurt hulka kliente, on võetud kasutusele
sageduskanalite korduvkasutus ning ühenduse pidamiseks ja andmete
ülekandmiseks mobiilterminali ja tugijaama vahel kasutatakse ajalise
ühispöörduse tehnoloogiat - TDMA.
Sageduskanalite korduvkasutuse tagab kärjelise süsteemi kasutamine
(cellular system), kus täpselt defineeritud ja üksteisest eraldatud
geograafilistelt aladelt on tagatud terminali juurdepääs mingile vahemikule
sagedusest (kärjed on eristatavad identifitseerimiskoodi - CI alusel). Kogu
GSM võrguga hõlmatud ala on nii jagatud erinevateks kärjelise struktuuriga
piirkondadeks (ühe nn kärje moodustab mingi tugijaama üks antennide suund,
kus andmete edastamiseks raadiovõrgus kasutatakse mingit kindlat
raadiokanalit või -kanaleid), millede kogumikud omakorda moodustavad
suuremad asukohapiirkonnad – LA, mis defineeritakse asukohapiirkonna
koodiga – LAC-iga).
Parima lahenduse leidmine sageduskanalite ja kärgede kasutuses (tugijaama
antennide väljundvõimsuste tugevuse, allakallutuste, kõrguste valikuga ja
teiste faktoritega on võimalik muuta kärgede mõõtmeid) on GSM võrgu
planeerimise ülesanne. Mida parem lahendus suudetakse leida, seda
kvaliteetsem (korrektsed kärjepiirid, väiksem sageduste interferents) on ka
raadiovõrk.
Niinimetatud kärg, mille teeninduspiirkonnas mobiilterminal hetkel asetseb,
defineeritakse vastava terminali jaoks teenindava kärjena. Kõik vastava kärje
GSM kõneliikluse jaotamine 15
naabruses olevad kärjed, kuhu on vajalik sooritada kõne üleviimist ehk muuta
teenindavaks kärjeks, on defineeritud selle teenindava kärje
naaberkärgedena.
Suuremates mobiilvõrkudes on kvaliteedi parandamiseks kasutusel lisaks ka
mitmekihiline kärgede süsteem (HCS), millest tuleb lähemalt juttu edaspidi.
Selle järgi on võimalik jagada kärgi kolme kihti: makrokärjed, keskmise
suurusega kärjed ja mikrokärjed. Teenindavale kärjele on sellises olukorras
nähtavad kolme erineva kihi kärjed, mis jagunevad sama taseme kärgedeks,
kõrgema taseme kärgedeks või madalama taseme kärgedeks.
Kärjevahetuse protsessi hiljem lähemalt vaadeldes on vastavate kihiliste
kärgede kasutus ka paremini näha ja arusaadavam. Põhiliselt on need aga
kasutusel mitmekihilises raadiovõrgus toimuvates kärjevahetustes, mis on
tingitud mobiilterminali liikumisest (liikumisest suurel kiirusel, liikumisest
äärelinna läbivatel kiirteedel) või siis kindlat tüüpi, nn vihmavari (Umbrella) ja
võimsustasakaalu (Power Budget) kärjevahetusest.
2.3. MOBIILSUS. INFORMATSIOONIEDASTUS RAADIOVÕRGUS
Mobiilsus annab lõppkasutajale võimaluse olla kättesaadav igal ajal ja igal
pool (joonis 1.). Mobiilsus tagatakse esiteks kärjevahetusega (Handover -
HO), mis garanteerib signaali katkematuse mobiili liikumisel ühe tugijaama
alalt teise tugijaama kärje piirkonda (täpsemalt vt.3.2.). Kui aga ei ole ühtki
järjepidevat ühendust (continuous active radio link) mobiilterminali ja
tugijaama vahel, siis toimub kas piirkonna uuendus (LA update) või
otsingu/kutse signaali saatmine (Paging). Esimesel juhul registreerib kasutaja,
et ta on leitav kindlaksmääratud alal. Teisel juhul annab võrk kasutajale teada
vajadusest piirkonda vahetada
Kuidas tagatakse aga mitmete klientide üheaegne teenindamine ühe kärje
ulatuses?
Esiteks on suure tõenäosusega korraga kõigist mingis piirkonnas olevatest
klientidest aktiivsed vaid mõned ning ülejäänud hoitaksegi lihtsalt nn kuulaja
seisus (idle mode). Sellises olukorras on füüsiliseks kanaliks andmete
edastusel TDMA kaader, mis on jagatud 8ks ajapiluks (timeslot-TSL).
GSM kõneliikluse jaotamine 16
Sellise lahenduse korral, saadab mobiilterminal suhtlusel tugijaamaga iga
teatud aja tagant standardiga kindlaks määratud pikkusega andmepurske.
See kindel purske pikkus kujutabki endast ajapilu. Ühes TDMA kaadris on
kõigi ajapilude (0,577 ms) järjestus ja ajastus väga täpselt määratud, mille
tulemusena ongi võimlik ühe TDMA kaadri (4,615 ms) jooksul informatsiooni
edastada korraga mitmel mobiilterminalil, kasutades selleks sama
raadiokanalit. Seega on TDMA tehnoloogia puhul kasutusel põhimõte, et ühel
ja samal sagedusel saab korraga olla kuni 8 kasutajat. Tegelikkuses on ühel
sagedusel kuni 7 kasutajat, sest vastavalt tugijaama vajadusele tuleb teatud
hulk ajapiludest (minimaalselt 1 TSL) eraldada signaliseerimisinfo jaoks.
TDMA kaader, ajapilud ja andmepursked mobiilterminalide suhtlusel
tugijaamaga on näha alljärgneval joonisel 2.4.
Joonis 2.4. TDMA kaader (Frame), ajapilud TDMA kaadris (timeslots) ja
mobiilterminalidest väljastatavad andmevoogude pursked [10].
Kui TDMA kaader on füüsiline kanal, siis iga ajapilu on loogiline kanal. Nagu
juba mainitud sai, on samal infokandjal vaja lisaks saadetavatele andmetele
edastada ka signaliseerimise informatsiooni, seega on 8st olemasolevast
ajapilust alati vähemalt üks reserveeritud signaliseerimisele ja ülejäänud on
kõnekanalid.
Signaliseerimine mobiilvõrgus kujutab endast infovahetust mobiilterminali ja
võrguelementide vahel. Signaliseerimine on infovahetus kas lühisõnumi, kõne
või mõne muu tegevuse (näiteks ka asukoha uuendamine) alustamiseks,
GSM kõneliikluse jaotamine 17
lõpetamiseks või haldamiseks. Signaliseerimist raadiovõrgus on põhjalikumalt
käsitlenud allikas [13], mis on leitav TTÜ vastavas arhiivis.
2.4. HIERARHILINE KÄRJESTRUKTUUR (HCS).
Kogu võrk jaotatakse kuni kolme tüüpi kärjestruktuurideks, mida iseloomustab
joonis 2.5.
Joonis 2.5. Hierarhiline kärgede struktuur [10]
1. Makrokärjed (kõrgeim tase) katavad väga suure raadiusega alasid,
linnades näiteks raadiusega kuni 5 km ning hõreda asustusega
piirkondades isegi kuni 30 km. Makrokärgede erijuhuks on nn.
Extended Cell, mis võimaldab sõltuvalt jaama võimsusest, katta
maksimaalseid vahemaid, mida kasutatav tehnoloogia võimaldab (kuni
70km). Antennid paigaldatakse hoonete katustele ja mastidele,
kõrgusele 40...100 m.
2. Mikrokärjed (keskmine tase) on tunduvalt väiksemad ning on
paigutatud makrokärgede sisse. Mikrokärgi kasutatakse tiheda
asustusega aladel ja tiheda hoonestusega piirkondades võrgumahu
suurendamiseks. Antud kärjed võimaldavad sidet keskmiselt kilomeetri
GSM kõneliikluse jaotamine 18
raadiuses ja kasutatakse linnatänavatel ülekoormuse ärahoidmiseks.
Antennid paigaldatakse hoonete seintele vms. kohtadele, allapoole
keskmiste hoonete katuseid. Leviprobleemiks on ehitustihedus,
hoonete mõõtmed, tänavate laius - pikkus, taimestik, jne.
3. Pikokärjed, väikseima katvusega kärjed, on eesmärgiga pakkuda
mobiililevi eelkõige hoonete siseruumides. Kõrghoones võib lausa igale
korrusele pikokärje teha, kuid majanduslikult ei ole see otstarbekas.
Põhiprobleemiks on ruumisisese otsenähtavuse vähesus ja kasutatud
ehituskonstruktsioonide ja -materjalide suur sumbuvus. Tavaliselt
kasutatakse kõrghoonetes antennidega varustatud kaablivõrku, mida
toidab üks tugijaam (Distributed Antenna System).
Millist liiki kärjes klient hetkel asub, sõltub põhiliselt vaba ressursi olemasolust
madalama tasemega kärgedes ja mobiilabonendi liikumiskiirusest.
Pikokärgedes on võimalik saavutada pakettside edastuskiiruseks kuni 2 Mbps,
kuna ruumides sees on kliendid vähem liikuvad ja ka tugijaamade võimsused
väiksemad. Mikrokärgedes arvestatakse juba suurema liikumisega.
HCS võimalused on väga laiaulatuslikud, võimaldab suurendada võrgu mahtu,
laiendada võrku hõreda levi piirkondadesse ja laiendada ka teenuste valikut.
Positiivseks on HCS kasutuse korral asjaolu, et võrku pole vaja hakata
planeerima algusest, on võimalik rakendada ka teise põlvkonna
mobiilsidevõrke, kui arenetakse edasi kõrgematel sagedustel toimivatele
võrkudele (3G, 4G, jne.).
GSM kõneliikluse jaotamine 19
3. RAADIOVÕRGU PARAMEETRID
Raadiovõrk funktsioneerib korrektselt ja tulutoovalt vaid siis, kui kasutatakse
mobiilsuse haldust (mobility management- MM). MM tähendab, et ühendus
terminali ja tugijaama vahel peab säilima, isegi kui terminal liigub. Veel
enamgi, mobiilterminal peab olema võimeline ühenduma mitme tugijaamaga,
kuna ühe leviala katab vaid teatud piirkonna [8] ja [6].
Neid „ülekandeid” BTS-i ja BSC vahel nimetataksegi „kärjevahetusteks”
(handover- HO), mis peavad olema sooritatud tuginedes kindlale kriteeriumile.
Neid kärjevahetusi ja nende kriteeriumit juhivad raadioparameetrid, mida võib
jagada järgmistesse kategooriatesse:
Signaliseerimine;
Raadio ressursi haldus;
Mobiilsuse haldus;
Mõõtmised;
Kärjevahetus ja võimsuskontroll.
3.1. MÕÕTMISPROTSESS JA MÕÕTETULEMUSTE TÖÖTLEMINE RAADIOVÕRGUS
Järgmisena on tutvustatud põhilisi mõõtmisprotsesse, mis toimuvad GSM
raadiovõrgus. Mis kujutab endast pidevat olukorra analüüsimist läbi
sooritatavate mõõtmiste ning saadud tulemuste töötlust vastavalt määratud
tingimustele. Erinevaid mõõtmisi on võimalik käsitleda mitmeti, alljärgnevalt on
antud ülevaade üleslülil ja allalülil sooritatavatest mõõtmistest ning süsteemi
erinevate osade poolt sooritatavatest mõõtmistest.
Tugijaama poolt läbiviidud mõõtmised on lihtsad ja põhjalikku käsitlemist ei
vaja, kuna põhilised erinevused on siin allalülil ja üleslülil sooritatavates
mõõtmistes. Tugijaam mõõdab ainult üleslüli suunas (MS -> BTS), mõõtes
pidevalt mobiilterminali poolt edastatava signaali taset ja kvaliteeti (hõivatud
seisus). Selline mõõteprotsess on katkematu ja tugijaam teab täpselt
raadiosagedusi, mida ta mõõdab.
GSM kõneliikluse jaotamine 20
3.1.1. Mobiilterminali poolt sooritatavad mõõtmised
Iga mobiilterminal sooritab mõõtmisi allalüli suunas (BTS -> MS) [8]. Lisaks
signaalitugevuse mõõtmisele terminali teenindavas kärjes, tuleb mõõta ehk
“kuulata” ka kõiki naaberkärgi (neigbour cell). Naaberkärg kujutab endast
suvalist teenindava kärjega seotud kõrvalkärge (adjacency), millesse on
teenindavast kärjest võimalik sooritada kärjevahetusprotsessi ja ka vastupidi.
Naaberkärjed võivad olla defineeritud ka ühesuunalistena. Naaberkärgede
arvu jaoks ei ole kindlaid ettekirjutusi, neid määratakse vastavalt antud
asukohas eksisteeriva raadiovõrgu olukorra vajadusele, piiranguks on vaid
nende kärgede hulk. Naabrussuhteid saab maksimaalselt olla kokku 32 ehk
16 kahepoolset naabrit (mutual neigbour).
Vastavalt mobiilterminali seisusele võib allalüli mõõtmisi jagada veel kaheks:
Idle - mõõtmised puhkeseisundis (ei toimu ei kõne ega andmete edastust)
Dedicated - mõõtmised aktiivses/hõivatud seisundis, kus toimub kas andmete
edastus või kõne edastus.
Ühtlasi on kõik sooritatavad mõõtmised kodeeritud ja süsteem väljastab
tulemused numbriliste parameetritena. Eraldi võib vaadelda signaali taseme ja
kvaliteedi mõõtmist [6].
3.1.1.1. Mobiilterminali mõõtmised puhkeseisundis
Puhkeseisundis (Idle mode) on mobiiltelefon nn. kuulaja ning võtab vastu
informatsiooni naaberkärgede sageduste ja signaalitugevuste kohta. Tegemist
on signaliseerimisinfoga, mis saadetakse läbi BCCH (Broadcast Control
Channel) ehk eetri juhtkanali. Mobiiltelefon peab dekodeerima teenindava
kärje eetri juhtkanali iga 30 sekundi tagant ja naaberkärgede eetri juhtkanalil
edastatava informatsiooni iga 5 minuti järel.
Vabade ajapilude korral on mobiilterminalil rohkem aega naaberkärgede
mõõtmiste sooritamiseks, kui hõivatud olekus ning iga 30 sekundi järel
sünkroniseerib terminal ennast naaberkärje sagedusele ja üritab dekodeerida
naaberkärje identifitseerimiskoodi (BSIC). Peale naaberkärgede mõõtmist
GSM kõneliikluse jaotamine 21
koostatakse kärgede nimekiri, kus on kirjas 6 parimate tingimustega
(arvestatakse signaali tugevust) kärge. Seda nimekirja uuendatakse
omakorda iga 60 sekundi järel ning kui sellesse nimekirja peaks tekkima uus
naaberkärg, siis on mobiilterminal taas kohustatud dekodeerima selle kärje
eetri juhtkanali 30 sekundi jooksul. Puhkeseisundis on mobiilterminalil
naaberkärgede mõõtmiseks piisavalt aega, kuna terminali ja tugijaama vahel
ei toimu andmete liiklust.
3.1.1.2. Mobiilterminali mõõtmised hõivatud seisundis
Aktiivses ehk hõivatud seisundis (dedicated mode) oleval mobiilterminalil ei
ole nii palju aega naaberkärgedes toimuva mõõtmiseks, kuna terminal peab
andmeid edastama teenindavasse tugijaama ja sealt ka vastu võtma.
Mobiilterminal mõõdab teenindava kärje vastuvõtunivood ja võtab andmeid
vastu üheaegselt. Tugijaamalt andmeid vastu võttes teeb mobiilterminal
ühtlasi kindlaks, kas kasutatakse katkelist edastust ehk DTX (Discontinuous
transmission) või mitte. Katkeline edastus kujutab endast mobiilterminali
saatja automaatset väljalülitamist, kui ei toimu kõne ega andmete ülekannet,
säästes seega aparaadi akut ja vähendades võimalikke põhjustatavaid
häireid.
Terminal saadab andmeid teenindavale tugijaamale: peale ühe kaadri
edastamist ja enne järgmise kaadri vastuvõtmist on vaba ajahetk, kus
terminalil on võimalik mõõta naaberkärgede sagedusi. Sellelaadne
informatsioon (nimekiri naaberkärgedest) edastatakse mobiilterminalile eetri
juhtkanalil System Info 5 sõnumi näol.
Hõivatud seisundis peab mobiilterminal ennast eelsünkroniseerima
naaberkärgede sagedustele ja dekodeerima nende identifitseerimiskoodid 10
sekundi jooksul. Kui 6 parima naaberkärje nimekirja peaks tekkima uus kärg,
peab eelsünkroniseerimine ja BSIC dekodeerimine toimuma 5 sekundi
jooksul. Kui see ei õnnestu, kasutab telefon vana naabrite nimekirja ja proovib
uuesti dekodeerida uue naaberkärje identifitseerimiskoodi.
Mobiilterminal (teenindava kärje signaalitugevus RXLEV= -70dBm) saadab 6
parima (RXLEV= -75dBm) naaberkärje nimekirja iga 480 ms järel (iga SACCH
perioodi järel) tugijaamale, mis sooritab eeltöötluse ja saadab siis mõõtmiste
GSM kõneliikluse jaotamine 22
tulemused edasi tugijaamakontrollerile BSC. Selle tulemusena peaks toimuma
uue BCCH vahetus signaalitugevusega RXLEV= -60dBm.
Sünkroniseerimise mehhanismid on detailselt kirja pandud 3GPP TS 05.10.
lehekülgedel.
Kokkuvõtteks saab öelda, et kõrvaloleva tugijaama otsing peab algama
hiljemalt samal ajal hõivatud kanali loovutamisega.
3.2. KÄRJEVAHETUSE PROTSESS
Kärjevahetuse otsuseid võetakse vastu tugijaamakontrolleris ning seda
sooritab raadioressursi haldus (Radio Resource Management), mis on
spetsiaalne programmiblokk tugijaamakontrolleris, mis tegeleb raadioressursi
käitlemisega. Sooritatavad kärjevahetuse otsused baseeruvad tugijaamadest
ja mobiilterminalidest saadud mõõtetulemustele, igale kärjele seadistatud
parameetritele ja spetsiaalsetele algoritmidele. Tähtis osa selles protsessis on
sihtkärje (target cell), millesse ümberlülitust sooritatakse, hindamine.
Kärjevahetusprotsess käivitatakse kas mingi etteantud läve või perioodilise
võrdluse tulemusena.
Illustreerimaks raadiovõrgus toimuvat kärjevahetusprotsessi on lisatud allolev
joonis 3.1.
Joonis 3.1. Kärjevahetuse protsessi tegevused [6].
GSM kõneliikluse jaotamine 23
3.2.1. Kärjevahetamise otsus
Kärjevahetamise otsuse tegemises kaalutakse enne selle läbiviimist mitmeid
erinevaid faktoreid. Kärjevahetamise protsessi sooritamise otsustamiseks
kasutatakse niinimetatud läve võrdlust, mis hõlmab järgnevaid tegevusi:
üleslüli/allalüli signaali taseme hindamine;
kvaliteedi ja häirete analüüs;
mobiilterminali ja tugijaama vahelise kauguse hindamine;
järsult kahaneva välja avastamine;
kiiresti/aeglaselt liikuvate terminalide tuvastamine;
suurema võimsusega kärje leidmine;
vihmavari-kärjevahetuse hindamine (umbrella HO).
Kärjevahetuse põhjused on pandud järgnevalt esitatud järjekorda, mis määrab
ära järgnevate kriteeriumide prioriteedi:
1. häired (üleslülil või allalülil);
2. üleslüli kvaliteet;
3. allalüli kvaliteet;
4. üleslüli tase (UL level);
5. allalüli tase (DL level);
6. terminali ja tugijaama vaheline kaugus (maksimaalne või
minimaalne);
7. edasi arendatud järsu välja nõrgenemise avastamine (Turn-
around-corner MS);
8. järsk välja nõrgenemine (Rapid field drop);
9. kiiresti/aeglaselt liikuvad mobiilterminalid;
10. parem kärg (“võimsuse tasakaal” või “vihmavari”);
11. PC madalamate kvaliteedi lävede tõttu (üles- ja allalüli);
12. PC madalamate signaali tasemete tõttu (üles- ja allalüli);
13. PC kõrgemate kvaliteedi lävede tõttu (üles- ja allalüli);
14. PC kõrgemate signaali tasemete tõttu (üles- ja allalüli).
Kui kaks või enam ülalpool toodud üheksast esimesest kriteeriumist esinevad
üheaegselt, siis tugijaamakontroller sooritab sihtkärje hindamise ainult
GSM kõneliikluse jaotamine 24
vastavalt kõrgema prioriteediga kriteeriumile. Näiteks kui kärjevahetus on
vajalik nii üleslüli signaali kvaliteedi kui ka signaali taseme tõttu, siis
tugijaamakontroller sooritab sihtkärje hindamist vaid vastavalt kõrgema
prioriteediga kriteeriumile ehk signaali kvaliteedile. Kui ükski naaberkärg ei ole
vaadeldava kriteeriumi järgi kärjevahetuse sooritamiseks piisavalt hea, jätkab
tugijaamakontroller järgnevate lävede võrdlemisega –
10. parem kärg ja 11.-14. signaali võimsuse reguleerimise lävede võrdlemine.
3.2.2. Intervall kärjevahetuste ja kärjevahetuse ürituste vahel
Selleks, et kärjevahetus ei toimuks liialt tihedalt (niinimetatud pingpongi efekt),
kasutatakse kärjevahetuste või kärjevahetuse ürituste vahel teatud
ajaintervalle, mille jooksul need tegevused ei ole võimalikud. Selline lahendus
on vajalik, kuna pidev kärjevahetus koormaks liigselt signaliseerimiskanaleid
(ummistaks), raiskaks seega raadioressurssi ning rikuks pakutava teenuse
kvaliteeti. Lisaks vähendab intervallide kasutamine tõenäosust, et toimunud
kärjevahetusele järgneb uus (mittevajalik) kärjevahetus, mis võib olla tingitud
hetkelistest raadiohäiretest ning selle tõttu saadud kehvadest keskmistatud
mõõtetulemustest.
Neid ajaintervalle kontrollib tugijaamakontroller ning selle jaoks on
olemas spetsiaalsed parameetrid:
minimaalne intervall kärjevahetuse päringute vahel -
MinIntBetweenHoReq (0 … 30s), välistab kindla terminali poolt
sooritatavad korduvad kärjevahetused etteantava taimeri minimaalse
väärtuse jooksul;
minimaalne ajaintervall ebaõnnestunud kärjevahetuse ja uue ürituse
vahel - MinIntBetweenUnsuccHoAttempt (0 … 30s), näitab minimaalset
aega, mille terminal peale ebaõnnestunud kärjevahetust peab ootama,
enne uut kärjevahetuse üritust.
Kirjeldatud intervallide jooksul ei peatu kogutavate andmete keskmistamine
ega ka kärjevahetuse lävede võrdlus, kuid kärjevahetust ei ole võimalik
sooritada.
GSM kõneliikluse jaotamine 25
3.2.3. Sihtkärje hindamine
Sihtkärje (target cell) hindamine viiakse taas läbi tugijaamakontrolleris
raadioressursi haldamise programmplokis. Eesmärk on leida teenindavale
kärjele naaberkärgede seast kärjevahetuseks parim. Hindamine põhineb
järgmistel tegevustel:
Raadiolingi mõõtmine;
Lävede võrdlus (threshold comparison);
Naaberkärgede prioriteediastmed;
Teenindava kärjega samasse kontrollerisse kuuluvate
naaberkärgede koormus;
Vastuvõtunivoo võrdlus (vajaduse korral).
Tugijaam saadab nimekirja parimatest kandidaatidest kontrollerisse.
Kõigepealt valib kontroller välja kärjed, mis vastavad raadiolingi nõuetele (RR
management suudab sihtkärjena vaadelda kuni 32 erinevat kärge). Nende
kärgede koormust määratakse parameetri btsLoadThreshold (0 … 100%) abil.
Et kärjed vastavalt omadustele järjestada, antakse neile kõigile oma prioriteedi
aste. Kärgede prioriteet fikseeritakse parameetriga hoLevPriority (0 … 7).
Juhul kui mõni nendest kandidaatkärgedest on juba ülekoormatud,
langetatakse selle kärje prioriteeti vastavalt olukorrale, kasutades parameetrit
hoLoadFactor (0 … 7). Peale iga kandidaadi koormuse kontrollimist ja
prioriteetide määramist, viiakse kõigi kandidaatkärgede vahel läbi prioriteetide
võrdlus. Kõrgeima prioriteediga kärg valitaksegi sihtkärjeks. Juhul kui esineb
mitu võrdse prioriteediga kärge, valitakse sihtkärjeks parima vastuvõetava
signaali tugevusega kärg.
3.2.4. Kärjevahetuse algoritmid
Eelpool on mainitud, et peale kõigi vajalike mõõtmiste läbiviimist ja andmete
töötlemist toimub saadud andmete võrdlus teatud etteantud lävedega.
Tegelikkuses viiaksegi kärjevahetused läbi, baseerudes algoritmidele, mida
kasutatakse võrdlusteks. Sõltuvalt kärjevahetuse põhjustest, on erinevad ka
nõuded uuele sihtkärjele, seega esineb hoolimata algoritmide teatud
GSM kõneliikluse jaotamine 26
sarnasusest eri tüüpi kärjevahetuste poolt sihtkärje leidmiseks kasutatavates
võrrandites ka erinevusi. Kõige olulisemad võrrandid sihtkärje leidmise
tööpõhimõtte mõistmiseks on:
Tavajuhul kasutatakse kõigi kärjevahetuse tüüpide korral (pakiliste
kärjevahetuste korral ainuke nõue) valemit:
AV_RXLEV_NCELL(n) > rxLevMinCell(n) + Max(0,A)
A = MsTxPwrMax(n) – MsTxPwrMax (1.1)
Erandina kasutatakse vihmavarju tüüpi kärjevahetuse korral võrrandit:
AV_RXLEV_NCELL(n) > hoLevelUmbrella(n) (1.2)
Lisatingimusena on olemas võrrandid:
PBGT > HoMarginPBGT(n)
PBGT = (MsTxPwrMax – AV_RXLEV_DL_HO – (BtsTxPwrMax –
BS_TXPWR))-(MsTxPwrMaxCell(n) – AV_RXLEV_CELL(n))
(2.1)
AV_RXLEV_NCELL(n) > AV_RXLEV_DL_HO + HoMarginLev(n)
(2.2)
AV_RXLEV_NCELL(n) – keskmistatud naaberkärgede vastuvõtu tase
AV_RXLEV_DL_HO – keskmistatud teenindava kärje vastuvõtu tase
N,n – n-is naaberkärg
rxLevMinCell(n) – signaali tase, mis peab olema n-indas naaberkärjes
ületatud, et kärjevahetus sinna oleks võimalik (seatakse eraldi igale naabrile).
MsTxPwrMax - maksimaalne edastusvõimsus, mida terminal võib teenindavas
kärjes kasutada (0 ... 36 dBm).
MsTxPwrMax(n) – max. edastusvõimsus, mida terminal võib kasutada
sihtkärjes (kärg n).
PBGT – võimsustasakaal (ka suurema võimsusega kärg)
GSM kõneliikluse jaotamine 27
HoMarginPBGT(n) – on piir, mille n-inda naaberkärje “võimsustasakaal” peab
ületama, et kärjevahetus oleks võimalik (määratud igale naaberkärjele).
Vahemik -24 …63 dB.
BtsTxPwrMax – maksimaalne edastusvõimsus mida tugijaam võib vastaval
suunal kasutada.
BTS_TXPWR – on teenindava kärje/tugijaama suuna (kasutatav)
väljundvõimsus.
Valemid 1.1. ja 2.2. on kasutusel kärjevahetustel, mis toimuvad signaali
taseme, signaali kvaliteedi või vahemaa tõttu. Vihmavari tüüpi kärjevahetuse
korral on kasutusel valemid 1.2. ja 2.2. Suurema võimsusega kärje leidmise
korral algoritmid 1.1 ja 2.1. [6]
3.2.5. Kärjevahetus raadioressursi tõttu
Raadioressursi tõttu toimuvaks nimetatakse kärjevahetust, kui selle põhjus on
üks järgnevatest:
1. signaali tase (üles- või allalüli);
2. signaali kvaliteet (üles- või allalüli);
3. häired (üles- või allalüli);
4. võimsustasakaal;
5. vihmavari.
Kontroller võrdleb kogutud ja töödeldud infot (keskmistatud mõõtetulemused)
kärjevahetuse vajaduse avastamiseks etteantavate parameetritega [6, lk.27].
Sellisel juhul on olulised järgmised kärjevahetuse lülitamiseks määratud läved
(parameetrid):
HoThresholdsLevDL/UL (üles- või allalüli signaali tase)
HoThresholdsQualDL/UL (üles- või allalüli signaali kvaliteet)
HoThresholdsInterferenceDL/UL (üles- või allalüli häired)
MsSpeedThresholdNx/Px (terminali liikumise kiirus)
Kõiki need nivood koosnevad kolmest erinevast osast:
määratud nivoo ise;
GSM kõneliikluse jaotamine 28
kõigi arvesseminevate tulemuste/lugemite (Nx) arv, enne kui
kärjevahetus on võimalik;
lugemite arv (Px) mis peab olema määratud nivoost madalam või
kõrgem enne, kui mingi vastav tegevus on võimalik.
Eksisteerib ka teisi kärjevahetuse tüüpe, mille jaoks kontrollitakse tingimusi
perioodiliselt. Nendeks on võimsustasakaal kärjevahetus (PBGT HO) ja
vihmavari-kärjevahetus (Umbrella HO). Mõlemad tüübid peavad olema esmalt
kontrollerist aktiveeritud (kasutus on valikuline) ja kontrollimise periood on
reguleeritav BSC-st, kasutades parameetreid hoPeriodicPBGT(0 … 30s)
võimsustasakaalu jaoks ja hoPeriodicUmbrella (0 … 30s) vihmavari-
kärjevahetuse jaoks. Kuna nende kahe tüübi korral on peamine perioodilise
kontrolli abil paremate omadustega kärje leidmine, siis on käsitletud neid
lahendusi põhjalikumalt parema kärje otsimise meetoditena allikas [6] peatükis
5.6. Samas on võimsustasakaal ja vihmavari-kärjevahetus nii nagu
järgnevadki raadioressursist põhjustatud kärjevahetused.
3.2.6. Kärjevahetus signaali kvaliteedi või taseme tõttu
Kui on tegemist kärjevahetuse lävede võrdlusega, kas allalüli või üleslüli
signaali taseme või kvaliteedi tõttu, siis on vajalik, et kontroller hindaks
naaberkärgede raadiolingi omadusi, et leida kärjevahetuseks sobiv sihtkärg.
Üleslüli või allalüli signaali taseme või kvaliteedi korral kasutatakse peatükk
4.1.4. valemeid 1.1. ja 2.1. Antud töös kasutatud allikas 6 on toodud ka
näitlikud ülevaated erinevatel põhjustel toimuvate kärjevahetuste kohta.
3.3. NAABERKÄRJED JA NENDE PARAMEETRID
Enamasti määratakse tugijaamale rohkem kärgi kui üks ja et kõne võiks
siirduda ühest kärjest teise, tuleb kärjele määrata naaberkärjed (naabrid),
kuhu kõne siirduda saaks. Naabrite määramisel on tähtsaimad nende kärgede
BCCH – kanalid, ehk oma kärje BSIC määratlus. See on oluline, et terminal
GSM kõneliikluse jaotamine 29
saaks mõõta nimetatud naabrite väljatugevust, mille järgi siis tugevaim välja
valida, kuhu terminal võib siirduda [10].
Naabrid määratakse planeerimise tarkvaraga ning naabritena lisatakse kärjele
kõik kärjed, mis ümbritsevad ja ristuvad domineeriva kärjega. Maksimaalselt
saab ühele kärjele määrata 32 naabrit. Naabrite määramisel tuleb hoolikalt
jälgida järgmisi olulisi momente:
naabriks määramisel ei tohi olla tulevastel naaberkärgedel samu ega
kõrvalolevaid raadiosagedusi.
ühes LAC-is ei tohi olla kahte sama kärge sama BCCH ja BSIC
väärtustega, kuna siis enamasti hõivatud terminal kärjevahetust teha ei
saa ja HO ebaõnnestub. BSIC väärtus tuleb eelnevalt kontrollida
vastavas andmebaasis.
Hajahoonestuse korral võib olla määratud ennemini rohkem naabreid,
kui vähem.
Naabrite arvu oleks hea hoida alla 20-ne, kui võimalik. Terminal suudab
oluliselt kiiremini mõõta lühemaid naabrite nimekirju.
Naabritel on terve hulk parameetreid, mis on väga täpselt fikseeritud ja mida
võrguplaneerijad ei tohiks äärmise vajaduseta muuta. Nimetatud parameetrid
on tavaliselt mõõtmiste ja nende mõõtmisakende mõõdetega seotud.
Samas eksisteerivad mitmed parameetrid, mida planeerija saab muuta,
juhtides terminali käitumist puhke- ja hõivatud olekus. Neist parameetritest
saab detailsema ülevaate allikast [13].
3.4. KAHESAGEDUSLIKUD (DUAL-BAND) PARAMEETRID
Edasine ülevaade on selgitus parameetritest, mis autori arvates mängivad
peamist rolli kõnekoormuse jaotamisel kahe sagedusriba vahel või ka sama
sagedusriba erinevate võrgukihtide vahel [8], [1]. Vaatluse alla tulevad
parameetrid on AMH, DADL/B, ühise BCCH korral töötavad parameetrid ning
vihmavari-kärjevahetus. Toodud on ka näited soovituslikest parameetrite
väärtustest, mis sobivad kohe kasutamiseks live-võrgus.
GSM kõneliikluse jaotamine 30
3.4.1. Advanced Multilayer Handling (AMH)
Koormuse jaotamine mitme kihi vahel (Advanced Multilayer Handling – AMH).
AMH-ga on võimalik võrgu koormust jagada soovitud sagedusribale
(900/1800) või erinevatele kärjetüüpidele (marko/mikro). Siinjuures tuleb
arvestada allika kärje (source) ja sihtkärje (target) koormusi ning
väljundvõimsusi. AMH toimib vaid siis, kui terminal on hõivatud olekus ja kõne
liikluskanalil (TCH).
3.4.1.1. Domineerivad alad
AMH – võidakse aktiveerida kahe naaberkärje vahel, mis on sama BSC
küljes. AMH kasutamise efekt on seda suurem, mida suurem on koormus
ühisel levialal (Nokia parameeter).
Nii on enamasti mitmekihilistes võrkudes (multilayer), kus 900MHz
sagedusribas olevad makrokärjed ja nende all mikrokärjed 1800MHz
sagedusribas. AMH võib aktiveerida näiteks kahe 900 või 1800 – makrokärje
vahel. Efekt on suurim, kui koormuse tipptunnid (Traffic Busy Hour)
kasutatavates kärgedes on eriaegadel. Selline olukord võib olla büroohoonete
või elamute piirkondades, kus päeval kasutatakse elurajooni koormusi
büroode alal ning õhtustel aegadel vastupidi.
Kasutuskoht Parameeter Väärtus Mõõtühik
BSC AmhUpperLoadThreshold 0…100 %
AmhLowerLoadThreshold 0…100 %
TrhoGuardTime 0…120 sekund
AmhMaxLoadOfTgtCell 0…100 %
AmhTrafficControlIUO Y/N
AmhTrafficControlMCN Y/N
BTS: AmhTrhoPbgtMargin -24…24 dB
Naaber BTS: TrhoTargetLevel -109…-47 dBm
Tabel 3.4. AMH parameetrid.
GSM kõneliikluse jaotamine 31
Tähtsaimad neist tabelisse 3.4. koondatud parameetritest on seotud
koormuse ja signaliseerimisega, millega juhitakse kõneliiklus-sihtkärge.
Parameetrid on BSC põhised, st. väärtus on sama kõigile jaamadele selles
BSC-s. Selliselt toimib AMH erinevalt erinevate konfiguratsioonide puhul ehk
vabade ajapilude hulk jaguneb (enne kärjevahetuse algust) eri
konfiguratsioonide vahel.
Järgmise lehekülje osa täidavad nimetatud parameetrite soovituslikud
väärtused ja nende kokkuvõtlik selgitus [1], [8].
1. AmhUpperLoadThreshold: 63 %
BSC parameeter, mis määrab, millise allikaskärje koormuse korral AMH
kärjevahetus aktiveeritakse, st mitu ajapilu tuleb reserveerida. Kahe saatjaga
komplekti puhul (16TSL) tähendab 63 % 10 TCH -ajapilu.
2. AmhLowerLoadThreshold: 50 %
BSC parameeter, millega määratakse allikaskärje minimaalne koormus,
millest madalama koormuse puhul ei tehta vihmavari-kärjevahetust.
Eesmärgiks on minimeerida HO-de arvu ajal, kui koormused on väikesed.
3. TrhoGuardTime: 120 s
BSC parameeter, millega on määratud ajavahemik, mille vältel ei ole võimalik
võimsuskontrolli kärjevahetus (power budget HO) tagasi allikaskärge.
4. AmhMaxLoadof TgtCell: 82 %
BSC parameeter, mis määrab sihtkärje maksimaalse koormuse, kahe
saatjaga komplekti puhul (16TSL) tähendab 82 % 13 TCH – ajapilu.
5. AmhTraffficControlIUO: N
Kasutatakse IUO puhul.
6. AmhTraffficControlMCN: N
Kasutatakse mitmekihilises võrgus, kui on määratud mikrokärjed (MCN).
7. AmhTrhoPbgtMargin: - 6 dB
BTS HO parameeter, mis määrab, kui palju suurem peab olema sihtkärje
väljatugevus, enne kui AMH HO võib rakenduda. See parameeter sisaldub
kärjevahetuse algoritmis.
8. TrhoTargetLevel: - 85 dBm
Naaber (adjacent) BTS parameeter sihtkärjest vastu võetud minimaalse
väljatugevuse määramiseks.
GSM kõneliikluse jaotamine 32
3.4.2. DADL/B
Direct Access to Desired Layer/Band – DADL/B määramisega on võimalik
juhtida kõnesid koos kogu liiklusega ülekoormatud kärgedest
vähemkoormatud kärgedesse.
Kõneliikluse juhtimine toimub kõnemoodustamise ajal ning sihtkärje valikul
kasutatakse A-kärje (A – allikas, B - sihtkärg) vihmavari-kärjevahetus
parameetrite väärtusi. Kõne signaliseerib lahkuvas kärjes, aga TCH-ajapilu
saab ta omale juba B-kärjest. DADL-B funktsioon (feature) toimib vaid sama
BSC piirkonnas olevates kärgedes.
Näide:
Aktiveeritakse vihmavari-kärjevahetus;
Aktiveeritakse DADL/B;
BLT= 70 % – see väärtus määrab liikluse mahu A-kärjes, enne kui
aktiveeritakse vihmavari-kärjevahetus,
AUCL -75 – määratakse minimaalne väljatugevus, mis peab olema B-
kärjes saavutatud, et saaks vihmavari-kärjevahetust teostada.
3.4.3. Ühine juhtkanal – Common BCCH
Järgmised parameetrid mõjutavad ühise juhtkanali (common BCCH) toimimist:
- NBL (Non BCCH- Layer Offset) on parameeter, millega
määratakse, kui palju dBm-e nõrgemalt arvestatakse 1800MHz
kärje väljatugevust 900MHz kärjest. Väärtused on 900MHz = 0
dB ja 1800MHz= -15…-25 dB;
- LSEG (Load Limit for BTS, SEG) on parameeter, millega
fikseeritakse tugijaamade koormus/osakaal segmendis.
Väärtused on 900MHz= 70% ja 1800MHz= 100%);
- LAR (Non BCCH- Layer Access Threshold) on parameeter,
määramaks minimaalset väljatugevust, mille korral kõne siirdub
mitte-juhtkanali (Non BCCH) segmenti. Väärtus on -85 dBm.
HO sooritatakse, kui RxLev[900MHz] + NBL > LAR
GSM kõneliikluse jaotamine 33
- LER (Non BCCH- Layer Exit Threshold) on parameeter, millega
fikseeritakse minimaalne väljatugevus, mille korral kõne
eemaldatakse mitte-juhtkanali segmendist. Väärtus on -90 dBm.
- LEN=3 – võetakse kolm näidet/mõõtmist
- LEP=2 – millest kaks peavad olema alla -90 dBm-i, siis
aktiveerub LER.
- TRP=2 – kõned algavad mujalt kui juhtkanalilt (BCCH TRX-ilt).
Ühine juhtkanal toimib mahtuvuse suurendajana 1800MHz sagedusriba
kärgedele. Kuna mitte-juhtkanali loomisega võib eemaldada signaliseerimise
kanalid ja pakettandmete kanalid 1800MHz kärjelt.
Parimaks ühise juhtkanali kasutuse kohaks on ala, kus ühes sektoris on kaks
kärge, 900MHz ja 1800MHz kärjed. Veel parem on, kui kärjed kasutavad
sama dual-band antenni.
Ühine juhtkanal toimib samuti kui vihmavari-kärjevahetus, kuid ilma et kõne
peaks algama 900MHz sageduselt.
Kui GSM1800 kärje väljatugevus nõrgeneb, tehakse jaamasisene
kärjevahetus (Intracell handover) GSM900 kärge.
Momendid, millega tuleb arvestada ühise juhtkanali aktiveerimisel:
- GSM1800 kärjest kaob juhtkanal täielikult;
- Peale aktiveerimist kaob käibelt ka GSM1800 kärje
identifitseerimise kood (CI), seega hakkab GSM1800 kärg
kasutama GSM900 kärje CI-d;
- Juhtkanali TRX/TRU on ainus, mis tegeleb paketi liiklusega;
- Kõne moodustub alati GSM900 juhtkanali kaudu,
- Kui ollakse kinni kärjes, kus on aktiveeritud ühine juhtkanal,
määrab kõne alustamise TCH parameetrite komplekt,
- GSM1800 kärje väljatugevus arvutatakse/lähtub GSM900 kärje
väljatugevusest;
- Naabrite loetelu/nimekiri väheneb märgatavalt piirkondades, kus
aktiveeritakse ühine juhtkanal;
- 1800 sagedushäired vähenevad mingil määral, kuna juhtkanali
sageduste arv väheneb.
GSM kõneliikluse jaotamine 34
3.4.4. Half Rate
Half rate (HR) toime langetab kõne kodeerimise 16kbit/s -> 8kbit/s-le, mille
tulemusena ühele saatja (TRX/TRU) ajapilule mahub kaks kõnet.
Lõppkasutaja kuuleb kõnekvaliteedi nõrgenemist. Ajapilu muudetakse HR
võimeliseks, muutes ajapilu täiskiiruse - full rate tüübist (TCHF)
kahekiiruseliseks (dual rate - TCHD).
Kärg võib kasutada HR parameetrit pidevalt või võtta HR kasutusele alles siis,
kui koormus kärjes tõuseb määratud tasemest kõrgemale. HR aktiveerimist
juhtivad parameetrid on ülemine piir täiskiirusele (upper limit for FR TCH
resources - FRU) ning alumine piir FR-le (lower limit for FR TCH resources -
FRL) [8].
3.4.4.1. Saatjapõhine HR
TRX-põhine HR on planeeritud kasutamiseks kohtades, kus on eeldus kiireks
mahu kasvamiseks. Nendeks on suured messid, rahvusvahelised
spordivõistlused jne.
Parameetrite FRU- ja FRL- protsendid tuleks määrata selliselt, et HR
aktiveerub tublisti varem kui kärje maht täituma hakkab.
3.4.4.2. Ajapilupõhine HR
Ajapilupõhist HR-i võib määrata kärgedele, kus on ülekoormus väiksem kui 4-
5 %. Kus aga ülekoormus suurem, on võimalik kõnemahtu vastu võtta
lisasaatja abil. Kärgedes määratakse ajapilud täis- ja kahekiiruseliseks
vastavalt allolevale tabelile 3.4.1.
Tabel 3.4.1. ajapilude määramine HR jaoks.
Ajapilud 0 1 2 3 4 5 6 7
BCCH-TRX: TCHD TCHD
1. lisa-TRX: TCHD TCHD
GSM kõneliikluse jaotamine 35
FRL- ja FRU- väärtused määratakse järgnevalt:
Esimeses kärje TRX-is aktiveerub HR, kui vabad on 2 ajapilu ja deaktiveerub,
kui vabad on 3 ajapilu.
Teises kärje TRX-is aktiveerub HR, kui vabad on 4 ajapilu ja deaktiveerub, kui
vabad on 5 ajapilu. Vastavalt saatjatele ja neis olevatele ajapiludele saab
määrata FRL ja FRU näitearvud, mis on toodud tabelis 3.4.1. Tabelis on
eeldatud, et esimese TRX-s on 1 ajapilu signaliseerimiseks ja
rohkemaarvuliste saatjatega kärjes on kasutusel 2 TSL-i signaliseerimiseks
[8].
TRX-d kärjes TCHD-ajapilud FRL % FRU %
1 2 33 50
2 4 31 38
3 4 19 24
4 4 14 17
5 4 11 14
6 4 9 11
Tabel 3.4.2. FRL ja FRU väärtused.
3.4.5. Vihmavari-kärjevahetus
Vihmavari kärjevahetusega (Umbrella Handover – UHO) võib juhtida kõne
näiteks GSM900 kärjest GSM1800 kärge kas kõne loomisel või kärjevahetuse
ajal.
Parameetri aktiveerimisel on oluline testida uut olukorda ja parameetrite
toimimist kahe terminaliga, millest üks on kõne reziimis ja teine
puhkeseisundis. Nii saab olla kindel, et kummalgi juhul toimib võrk korrektselt.
See testimine on eriti tähtis, kuna see on ainus viis teha kindlaks, et võrk
toimib täpselt nii, nagu planeerija on seda soovinud. Mõõtmise ajal on siis
võimalik veel muuta parameetrite väärtusi, et häälestada võrk soovide
kohaselt. Parameetrimuudatuste järgselt on ka väga oluline jälgida
kõneliikluse kärjevahetusi, ülekoormust ja katkenud kõnesid, et olla kindlad
parameetrimuudatuse õnnestumises.
GSM kõneliikluse jaotamine 36
4 MONITOORING
Raadiovõrgu jälgimine on üks tähtsamaid elemente raadio süsteemi
planeeriminse protsessis, kuna monitooringu tulemusi saab kasutada
raadiovõrgu dimensioneerimisel ja optimeerimisel. Põhiline ülesanne
raadiovõrgu jälgimise puhul on tagada tasakaalus kõnekoormuse jaotus,
jälgida kõneblokeeringuid ja katkenud kõnede arvu ning keskmistatud
tulemused peavad olema uheselt mõistetavad [8].
Selles peatükis on kirjeldatud põgusalt mõõtevahendeid, millega on tehtud
käesoleva töö praktiline osa, lisaks punktis 3.4.5. kirjeldatud terminalidega
tehtud kontrollmõõtmistele, mis järgnesid vahetult parameetrite aktiveerimisele
võrgus.
4.1 NETWORK DOCTOR JA NETWORK DATA WAREHOUSE
Et saada mobiilside raadiovõrgu andmete kohta statistikat, soovitatakse
kasutada NMS andmebaase Network Data Warehouse (NDW) ja Network
Doctor (ND) raporteid [8], [9], [4].
ND ja NDW-ist on võimalik välja võtta hulgaliselt erinevaid raporteid erinevate
ajaperioodide ja kontrollerite või kärgede kohta. Joonisel 4.1. on NDW
peamenüü ekraanipilt.
Joonis 4.1. NDW peamenüü
GSM kõneliikluse jaotamine 38
NMS korjab analüüsi aluseks oleva informatsiooni erinevatest mobiilsidevõrgu
elementidest (MSC, BSC, BTS). Soovitud raportite saamine toimub vastavate
päringutega, alammenüüde kaudu, vastavalt analüüsitava probleemi
spetsifikatsioonile. Raportid on nii graafiku kujul kui tabelitena, mida hiljem on
lihtne töödelda MS Excelis.
ND annab raportid tekstiformaadis, et hõlbustada nende hilisemat ümber
konverteerimist ja kasutamist [7].
Joonisel 4.2. on ND funktsionaalne struktuur, millelt võib näha, milliste
mõõtmistega see süsteem tegeleb ja kuidas tööprotsess toimub.
Joonisel 4.3. on näha ND programmi alammenüüd, mida mööda liikudes on
leitavad hetkel vajalikud mõõtmistulemused, mille põhjal on võimalik teostada
vajaminev analüüs.
Üldised aruanded on head võrgust esmase ülevaate saamiseks. Probleemide
olemasolul saab uurida andmeid kärje tasandil või BSC tasandil.
Allikas [7] on küll väidetud, et nimetatud monitooringuprogrammide nõrgaks
küljeks on nende üldisus, et meil pole piisavalt võimalusi probleemi allika
tuvastamiseks. Käesoleva töö autor selle väitega päris ei nõustu. Võiks öelda,
et ka välimõõteseadmetega tänaval mõõtes, ei suuda me alati allikat kindlaks
teha ja raadiovõrgu mõõtmiste keskmiste tulemuste saamiseks peaks jälgima
vastavate kärgede kohanemist „uues olukorras” pikemal ajaperioodil.
Soovituslik on kasutada näiteks ülekoormuste jälgimisel keskmistamist üle
kolme nädala andmete. Selline tulemus vähendab ajutiste ülekoormuste
andmete mõju keskmisele tulemusele, mida näha soovitakse. Ajutine
ülekoormus tekib tavaliselt mõne suurürituse toimumisega jälgitava kärje
katvusalal.
GSM kõneliikluse jaotamine 39
5. KÕNELIIKLUSE JAOTAMINE
Antud töös tehtud parameetrite muudatused ja nende mõju uuring
olemasolevale mobiilvõrgule on teostatud suures osas kasutades NDW
mõõteraporteid. ND raportid on jäänud varuvariandina lihtsalt toeks, juhuks kui
NDW andmete kogumises oleks esinenud meist sõltumatu katkestus ja ka
kinnituseks, et tulemused olid ja on samad või võrreldavad.
5.1. PARAMEETRITE VALIK
Neljandas peatükis on tutvustatud mitmeid parameetreid, mida aktiveerides ja
muutes on võimalik kõneliiklust erinevatel viisidel jaotada. Et käesoleva töö
praktiline osa liialt keerukaks ja mõõteperiood pikaajaliseks ei läheks, siis on
valitud kõneliikluse jaotamiseks vihmavari-kärjevahetuse (Umbrella Handover
- UHO) parameetrite komplekt. Kui valida rohkem parameetreid, millega
kärjevahetuse protsessi mõjutada, siis tuleks igat parameetrit rakendada
eraldi ja mõõta vähemalt üks nädal, enne kui järgmist oleks mõistlik
aktiveerida. Selliselt kasvaks aga töö maht üle pea ja lõputöö kirjutamise aeg
veniks kahjuks väga pikale ajale, mis aga võimalik ei olnud.
5.2. VIHMAVARI-KÄRJEVAHETUSE AKTIVEERIMINE
Parameeteri rakendamise eesmärk on jaotada kõneliiklus enamkoormatud
sagedusriba ja vähemkoormatud sagedusriba vahel. Kuna valitud GSM
operaatori kasutada olev GSM900 sagedusvahemik on suurema ja GSM1800
väiksema koormusega, siis on vajadus „sundida” rohkem kõneliiklust
kõrgemale sagedusele, mis on ka interferentsivabam piirkond.
Välja on valitud kärjed DCS 58722 ja GSM 58724, mis asuvad stabiilse
kõnekoormusega piirkonnas ja omavad sama katvusala ning ühist dual-band
antenni. Koormus kärjel 58722 ei ole väga suur, aga piisav, et jälgida
toimuvaid muudatusi mõõtmiste ajal. Eeldame, et 58724 loovutab mingi osa
GSM kõneliikluse jaotamine 40
oma koormusest, kuna GSM1800 kärg on väiksema katvusega ja asub
GSM900 kärje katvusala sees, nagu on kujutatud joonisel 5.0.
Joonis 5. Valitud kärgede katvusalad.
Vaatluse perioodiks on valitud üks nädal, mis on piisav, et näha toimunud
muudatuste mõjusid kärgede koormusele, interferentsile ja HO-te arvule.
1. Esmalt tuleb „lubada” UHO kärjevahetuse kontrollsüsteemis (enable in
HOC);
2. UHO vastuvõtulävi (HO lev Umbrella Rx Level) = -85dBm;
3. Signaali vastuvõtu minimaalne nivoo (RXLEV access Min) = -95dBm;
4. Võimsustasakaalu nivoo (PBGT margin) = 20dBm, mis on päris kõrge,
võrreldes tavaolukorraga, kus PBGT margin = 6dBm. Kõrgem selleks,
et mitte lasta teha kärjevahetust tagasi GSM kärge;
5. HO nivoo allalülil (HO tresholds lev DL RX Level) = -90dBm;
6. HO nivoo üleslülil (HO tresholds lev UL RX Level) = -94dBm;
Kahe viimase parameetri määramisel anname väärtused ka lugemite arvule
ehk PX = 3 ja NX = 5. So, viiest mõõtmisest kolm peavad vastama etteantud
nõudmistele, et UHO aktiveeruks;
GSM kõneliikluse jaotamine 41
7. BSC kohased parameetrid, mis tuleks määrata, on veel seotud mikro ja
makro kärgedega. Kuna antud töö lihtsustamiseks me neid ei erista,
siis väärtustame need samade väärtustega:
GSM MACROCELL THRESHOLD: GMAC = 33 dBm;
GSM MICROCELL THRESHOLD: GMIC = 33 dBm;
DCS MACROCELL THRESHOLD: DMAC = 32 dBm;
DCS MICROCELL THRESHOLD: DMIC = 32 dBm.
GSM1800 kärje parameetrid on nüüd määratud. Fikseerida tuleb veel ka
naaberkärje ehk GSM 58724 mõned parameetrid, et UHO saaks toimida:
1. HO lev Umbrella Rx Level = -47, väiksem kui DCS-il, et GSM suunas
vältida UHO toimumist;
2. PBGT margin = -5 dB, lausa negatiivne, et GSM1800 suunas toimuks
kärjevahetus hõlpsamini;
3. RXLEV access Min = -95dBm, mujal võrgus ka vaikimisi sama.
Nende parameetritega on UHO aktiveeritud kahe kärje vahel, samu
parameetreid saaks rakendada ka A-kärje „parimatele” naaberkärgedele, kuid
antud töös on piirdutud kahe samas sektoris oleva kärjega, mis kasutavad
sama dual-band antenni, et mõõtmistulemused oleksid paremini jälgitavad.
Kõneliiklust on võimalik reguleerida, muutes UHO vastuvõtuläve. Katse algul
saigi nii tehtud, et tasapisi suurendati nimetatud väärtust. Nende mõõtmiste
jälgimine oli päris pikaajaline ja siin töös need tulemused ei kajastu. Kuid
nende mõõtmiste tulemusena „jäi sõelale” optimaalne HO lev Umbrella Rx
Level nii A- kui B-kärje jaoks.
Kogu UHO rakendamise idee oli suunata kõneliiklust võimalikult palju
„puhtamale” sagedusribale. Kõne pöördub tagsi GSM900 sagedusele juhul,
kui signaali tase langeb või kõnekvaliteet halveneb. Kui aga GSM1800
katvusala on liiga suur, siis tuleks esimese lahendusena antenni alla kallutada
(downtilt the antenna). Võib proovida ka kärjevahetust kaugema maa taha
(distance HO) või suurendada signaali vastuvõtu minimaalset nivood.
GSM kõneliikluse jaotamine 42
5.3. MÕÕTMISTULEMUSED
Mõõtmistulemuste graafikutel on parameetrite aktiveerimise päev 4/05/05
võetud mõõtmise nädala keskmiseks päevaks. Seda selleks, et saada
võimalikult hea ülevaade muudatusele eelnenud päevadel ja järgnenud
päevadel toimunust.
Joonisel 5.1. on kujutatud kõnekoormuse jaotus neljal päeval enne UHO
aktiveerimist ja neljal päeval peale aktiveerimist. Jooniste 5.1 ja 5.2 sisu on ka
tabeli kujul (tabel 5.1.), millest on näha koormuse suurenemine (joonisel 5.1.
sinine kõver – TCH/F traffic, Erl) peaaegu kahekordistumine ning kõnekanali
pöördumiste (joonisel 5.2. punane kõver -TCH all attempts) vähenemine poole
peale. Viimane on tingitud sellest, et GSM kärjel sai võimsustasakaal piisavalt
madalale lastud ja sellega tehti GSM1800 kärg teistest naabritest
„atraktiivsemaks”, ning koormus liikus loomulikult GSM1800 kärje suunas.
Joonis 5.1. Kõnekoormuse jaotus enne ja pärast UHO aktiveerimist.
Date TCH Traffic [Erl] SDCCH Traffic [Erl] TCH attempts [#] TCH all attempts [#]
30/04/05 2,597 0,319 2930 4212
01/05/05 2,614 0,225 2531 3797
02/05/05 2,179 0,146 2270 3713
03/05/05 2,203 0,173 2113 3506
04/05/05 3,007 0,165 1854 6068
05/05/05 3,423 0,118 629 7268
06/05/05 3,699 0,118 743 7991
07/05/05 2,935 0,106 604 6115
Tabel 5.1. Kõnekoormuse jaotus enne ja pärast UHO aktiveerimist
GSM kõneliikluse jaotamine 43
Joonis 5.2. Kõneürituste jaotus enne ja pärast UHO aktiveerimist.
Alloleval joonisel 5.3. on näha samal ajaperioodil toimunud kärjevahetuste
põhjuste jaotus ehk millistel põhjustel ja kui palju toimus kärjevahetusi. Välja
paistab 04/05 tekkinud vihmavari-kärjevahetus (joonisel roheline - Umbrella).
Samalt jooniselt ja ka tabelist 5.3. on näha (vt.värvilisi numbried), et vähenes
iterferentsist põhjustatud kärjevahetuste arv üleslülis ning kokkuvõttes
paranes kvaliteet. Kasvas suunatud uuesti-proovimiste (directed retry - DR)
arv, mis näitab pakilise kärjevahetuse vajaduste suurenemist.
Joonis 5.3. Kärjevahetuse põhjuste jaotus.
GSM kõneliikluse jaotamine 44
Date
All outgoing
Hos
UL
quality
UL
level
DL
quality
DL
level
UL
interference
DL
interference Umbrella
Power
budget DR
30/04/05 930 4,19 31,29 4,41 0 5,38 1,83 0 16,34 0,86
01/05/05 886 4,29 35,67 2,48 0,11 3,72 4,18 0 14,79 0,11
02/05/05 973 3,49 33,30 3,49 0,00 3,39 3,49 0 25,18 0,00
03/05/05 961 4,99 34,13 4,58 0,21 2,29 6,35 0 24,56 0,00
04/05/05 2287 2,32 31,70 2,10 0,79 1,27 2,32 23,26 18,76 0,52
05/05/05 2757 2,58 38,67 2,39 1,05 2,10 2,10 21,47 19,55 0,29
06/05/05 2984 2,21 33,55 1,27 0,97 2,14 1,78 24,93 18,70 0,37
07/05/05 2261 2,03 37,68 1,06 0,66 2,12 2,52 26,18 14,11 0,49
Tabel 5.3. kärjevahetuse põhjused
Jooniselt 5.4. on näha kogu kärjevahetuste arvu muutus kärjes 58722, mis
kasvas kolmekordseks. Enne parameetrite muutmise katset ei osanud autor
sellist kärjevahetuste arvu suurenemist kohe kindlasti ette näha.
Joonis 5.4. Kärjevahetuste hulga muutused.
Samal ajal vaadates kärje 58722 parima naaberkärjega toimunut (joonis 5.5.),
kärg 58724, võib tõdeda, et töö eeldusele vastavalt, vähenes koormus
GSM900 kärjes ja seda peaaegu pooleni eelmistest väärtustest.
GSM kõneliikluse jaotamine 45
Joonis 5.5. 58724 koormuste jaotus.
On ka näha, et kasvas signaliseerimise koormus (joonisel roheline – SDCCH
traffic. Tabelis 5.5. sinised väärtused). Mis on ka loomulik tulemus, vaadates
edasi joonisel 5.6. näha olevat kõneürituste (TCH all attempts) peaaegu
kahekordset suurenemist.
Date TCH Traffic [Erl]
SDCCH Traffic [Erl]
TCH all attempts [#]
30/04/05 2,027 0,495 4407
01/05/05 2,041 0,483 4107
02/05/05 1,976 0,444 4433
03/05/05 2,094 0,510 4439
04/05/05 1,607 0,579 6109
05/05/05 1,528 0,855 8445
06/05/05 1,519 0,800 9273
07/05/05 1,200 0,733 7175
Tabel 5.5. 58724 koormuste muutused valitud perioodil.
GSM kõneliikluse jaotamine 46
Joonis 5.6. 58724 kõneürituste jaotus.
Järgmistel joonistel 5.7. ja 5.8. on märgatavad UHO aktiveerimise mõjud
interferentsi tasemele vastavalt juht- ja kõnekanalil.
Joonis 5.7. UHO mõjud interferentsile BCCH TRX-il.
Tulemus on väga hea, arvestades, et ei olnud vaja olemasolevaid kärgi
väiksemaks muuta (antenni kõrguse vähendamise ja allakallutuse
GSM kõneliikluse jaotamine 47
suurendamisega), vaid õnnestus tekitada parem olukord, olemasolevate
vahendite ära kasutamisega.
Kõrgemad pulsid on mõlemal joonisel kuupäeva 30/04 kohal, mis võib
tähendada volbriööga seoses toimunud kõneliiklusest tingitud interferentsi
suurenemist kärgede teeninduspiirkonnas.
Joonis 5.8. UHO mõjud interferentsile TCH TRX-il.
Tulemustest võib järeldada, et valitud parameetrite paketi puhul on kindlasti
olulise tähtsusega peatükis 3.4.5. nimetatud testmõõtmised peale
parameetrite paketi aktiveerimist. UHO-t suuremale hulgale kõrvuti olevatele
kärgedele laiendades, tuleb olla ettevaatlik mõnede kärgede ülekoormamise
suhtes (näitena sobib siia joonis 5.2.) ja teistel liigse arvu kärjevahetuste
põhjustamisega (näitena sobib siia joonis 5.4.). Kui nimetatud nüanssidega
arvestatakse ning kärgede käitumist pikema aja jooksul jälgitakse, siis tulemus
võib olla üllatavalt hea (nagu näiteks joonistel 5.7. ja 5.8.).
Lugejal võib tekkida küsimus, miks seda tööd – kõnede jaotamine erinevate
sagedusribade vahel tehakse? Miks terminal ei võiks näiteks kõnet alustada
juba GSM1800 ribas? Põhjus on selles, et GSM900 signaalitugevus on alati
suurem, kui GSM1800-l ning ka kärgede katvusalad on suure erinevusega.
GSM kõneliikluse jaotamine 48
Seega, et kõned ikkagi toimuks erinevatel sagedusribadel, on vajalik
kõneliiklust jagada. Ja parim viis seda teha, on kasutada peatükis 3.4.
tutvustatud parameetrite komplekte (Nokia võrgus). Kas neid kõiki korraga
kasutama peaks, seda ei julge autor väita. Kindlasti tuleb sel juhul teostada
hoolikat jälgimist katseobjektina kasutatavatele kärgedele. Jälgima peaks,
lisaks siin töös toodud kärgede erinevatele mõjudele, veel ka kõnede
katkemiste suhet enne ja pärast parameetrite aktiveerimist. Antud töös ei ole
seda mõõtmist joonisena välja toodud, kuna valitud kärjes kõnede katkemise
protsent oli null nii enne kui ka pärast aktiveerimist.
Siin töös kasutamata jäänud teised tutvustatud parameetrite komplektid
(vt.ptk.3.4.) annavad kindlasti vähemalt sama huvitavaid tulemusi kõneliikluse
jaotamise kohta. Kuid see testimise ja häälestamise töö jäägu juba järgmise
magistritöö sisuks.
GSM kõneliikluse jaotamine 49
KOKKUVÕTE
Nagu mõõtetulemustest juba välja võis lugeda, täitis käesolev magistritöö
autori arvates oma eesmärki. Olid muidugi ka mõned üllatavad mõjutused
interferentsi ja kvaliteedi osas üleslülil, nagu tabelis 5.3. näha võis. Kuid
mainitud üllatused olid positiivsed, kuna uuritava kärje 58722 KPI näitajad
(Key Perfomance Indicator) paranesid. Olulisemad momendid töös olid
järgmised:
Välja olid toodud enamus koormuse jaotuse protsessi mõjutavad
parameetrid „Nokia võrgus” – ptk.3.4;
Nimetatud parameetritele olid lisatud ka soovituslikud arvnäitajad;
Koormuse jaotuse protsessi praktiliseks ilmestamiseks valiti nimetatud
parameetritest vihmavari-kärjevahetus (UHO) – ptk.6.1;
UHO-le määrati väärtused, mis leiti häälestuse ajal, katsetele eelneval
ajaperioodil;
Määratud väärtustega olekut (1 nädal) jälgiti ja saadi mõõtetulemused,
mis esitati jooniste ja tabelitena – ptk.5.3;
Tulemused analüüsiti.
Kokkuvõtvalt võib välja tuua parameetrite paketiga tehtud töö tulemused
järgmiselt:
1. Operaatorfirma saab väljahäälestatud UHO väärtusi kasutada
vajadusel igal analoogsel juhtumil (kahesageduslik antenn, sama
katvusala jne.) erinevates Eestimaa osades;
2. Samas on võimalik kasutada väljatöötatud skeemi ka igas Nokia
seadmetel baseeruval mobiilvõrgus üle Euroopa;
3. Kui tekiks vajadus kasutada selle töö raames häälestatud UHO
parameetrite paketti mõne teise mobiilvõrgu seadmeid tootva firma
võrkudes, siis peaks vaid häälestustöö uuesti tegema, ja antud tööd
saaks kasutada ikkagi näitena, kui töötavat mudelit.
GSM kõneliikluse jaotamine 50
Käesolev töö on mitte niivõrd deklaratsioon kui demonstratsioon – ka nii saab
kõneliiklust jaotada, mitte et nii peabki. Alati võib seda teha teisiti, et jääks
võimalus millest õppida ja kust edasi minna.
Autorile oli tehtud töö väga suure praktilise väärtusega ja heaks võimaluseks
rakendada kogutud teadmisi kõneliikluse jaotamisest erinevate sagedusribade
vahel erinevate osakondadega koos töötades - võrgu planeerimine, BSC
parameetrite häälestamine ja võrgu monitooring.
Tallinnas, 22.mail, 2005.a.
GSM kõneliikluse jaotamine 51
VIITELOETELU
1. Penttinen J. GSM - tekniikka. Järjestelmän toiminta, palvelut ja suunnittelu.
WSOY Porvoo, 1999, 349 pp.
2. Ni Shaoji. - Acta Polytechnica Scandinavica. Network Capacity and Quality
of Service Management in F/TDMA Cellular Systems.
Espoo 2001, 69 pp.
3. http://web.sa.ee/
4. http://www.nokia.com/
5. 3GPP TS 05.08 V7.7.0 (2001-08): “Radio Access Network. Radio
subsystem link control” rel.1999.
6. Lepp K. – Kärjevahetus GSM raadiovõrgus. Diplomitöö, Tallinn.2003.
7. Kivimäe R. – Antenni allakallutuse mõju raadiovõrgu kvaliteedile GSM
mobiilsides. Magistritöö, Tallinn 2004.
8. Lempiäinen J. Manninen M. – Radio Interface System Planning for
GSM/GPRS/UMTS. Kluwer Academic Publishers, Boston, 2001.
9. NetAct Planner User Manual, Nokia Networks OY, 2001.
10. www.mobilewhitepapers.com/pdf/HO.pdf
11. Aluste S. – Raadiolainete levi ennustamise meetodid. Ainetöö, Tallinn
2000.
12. Ruttik K. - S-72.238 Wideband CDMA systems (2 cr.), Nokia 2002.
13. Sarv T. - Mobiilse abonendi signaliseerimine raadiovõrgus. Diplomitöö,
Tallinn 2002.
GSM kõneliikluse jaotamine 52
JOONISTE LOETELU
JOONIS 1. MOBIILSUS – IGAL AJAL JA IGAS MAAILMAJAOS [4]................................... 9
JOONIS 2.1. GSM VÕRGU ALAMSÜSTEEMID [1] ................................................... 11
JOONIS 2.2. GSM SAGEDUSRIBA [6] NII GSM-900 KUI GSM1800 ALLALÜLI
(DOWNLINK) JA ÜLESLÜLI (UPLINK) SAGEDUSVAHEMIKUD. .............................. 13
JOONIS 2.3. SAGEDUSKANALITE JAOTUS [6]. ....................................................... 14
JOONIS 2.4. TDMA KAADER (FRAME), AJAPILUD TDMA KAADRIS (TIMESLOTS) JA
MOBIILTERMINALIDEST VÄLJASTATAVAD ANDMEVOOGUDE PURSKED [10]. ........ 16
JOONIS 2.5. HIERARHILINE KÄRGEDE STRUKTUUR [10] ........................................ 17
JOONIS 4.1. NDW PEAMENÜÜ ........................................................................... 36
JOONIS 4.2. ND FUNKTSIOONID [7]. ................................................................... 37
JOONIS 4.3. ND PROGRAMMI MENÜÜD. .............................................................. 37
JOONIS 5. VALITUD KÄRGEDE KATVUSALAD. ........................................................ 40
JOONIS 5.1. KÕNEKOORMUSE JAOTUS ENNE JA PÄRAST UHO AKTIVEERIMIST........ 42
JOONIS 5.2. KÕNEÜRITUSTE JAOTUS ENNE JA PÄRAST UHO AKTIVEERIMIST. ......... 43
JOONIS 5.3. KÄRJEVAHETUSE PÕHJUSTE JAOTUS. ............................................... 43
JOONIS 5.4. KÄRJEVAHETUSTE HULGA MUUTUSED. ............................................. 44
JOONIS 5.5. 58724 KOORMUSTE JAOTUS. .......................................................... 45
JOONIS 5.6. 58724 KÕNEÜRITUSTE JAOTUS........................................................ 46
JOONIS 5.7. UHO MÕJUD INTERFERENTSILE BCCH TRX-IL. ............................... 46
JOONIS 5.8. UHO MÕJUD INTERFERENTSILE TCH TRX-IL. ................................. 47
GSM kõneliikluse jaotamine 53
TABELITE LOETELU
TABEL 3.4. AMH PARAMEETRID. ....................................................................... 30
TABEL 3.4.1. AJAPILUDE MÄÄRAMINE HR JAOKS. ................................................ 34
TABEL 3.4.2. FRL JA FRU VÄÄRTUSED. ............................................................. 35
TABEL 5.1. KÕNEKOORMUSE JAOTUS ENNE JA PÄRAST UHO AKTIVEERIMIST ......... 42
TABEL 5.3. KÄRJEVAHETUSE PÕHJUSED ............................................................. 44
TABEL 5.5. 58724 KOORMUSTE MUUTUSED VALITUD PERIOODIL. .......................... 45