При установлении антенны базовой станции вокруг нее фиксируется санитарная зона, за границей которой суммарная мощность излучения не превышает предельно допустимых уровней, установленных санитарными нормами. Место установления антенны базовой станции, которая не попадает в санитарную зону, является вполне безопасным. При этом, чтобы отвести санитарную зону от сооружения, на котором устанавливается антенная система (до трех антенн), последнюю закрепляют на башню, возвышающуюся на 10—20 м над уровнем крыши сооружения, или же на край стены сооружения (только одну отдельную антенну). А вот все места и сооружения, расположенные в направлениях, куда нацелены антенны, попадают под облучение микроволновой энергии, которая с увеличением расстояния от установленной антенны спадает. Следовательно, сооружение или здание, на котором устанавливается базовая станция, имеют самую низкую величину облучения. А те здания, где нет антенн базовых станций, но расположенные в зоне облучения антенн с соседних зданий, имеют наивысший уровень облучения. Причем, чтобы «пробить» стены зданий и тем самым обеспечить достаточный уровень мощности для работы мобильных телефонов, мощность облучения от базовой станции нужно увеличивать. Повышение мощности излучения антенны базовой станции требуется также и в случае, когда базовая станция расположена на значительном расстоянии от зоны, которую она должна обслуживать, чтобы компенсировать потери энергии на большое расстояние распространения. Следовательно, чтобы излучение антенн базовых станций было как можно ниже, они должны равномерно располагаться в зоне обслуживания. Если же зона обслуживается отдаленными базовыми станциями, то уровень радиочастотной энергии существенным образом повышается и может на отдельных направлениях наносить ущерб.
9. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РАЗРАБОТКИ ИНФОРМАЦИОННОЙ СЕТИ НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИИ Mobile WiMAX
Построение сети МБД может проводиться различными способами, которые требуют различное количество каналов для реализации. В первую очередь количество каналов, требуемых для построения сети МБД, определяется размерностью кластера. Для частотно-территориального планирования сетей МБД используются кластеры 1, 2 или 3, в редких случаях 4. Так как системы МБД строятся с использованием секторных антенн, то конфигурация сети в зависимости от типа кластера записывается в следующем формате:
BxSxF, (32)
где B - количество БС в кластере c разными наборами частот,
S - количество секторов на БС,
F - количество частот на одной БС.
Впоследствии, с ростом абонентской базы требования к пропускной способности возрастут, и доход от новых абонентов можно будет использовать на расширение сети. Для минимизации перепланирования и построения уровня плотности размещения БС: макро, микро и пико. Макроуровень обычно строится из БС с радиусом обслуживания до нескольких километров и в основном предназначен для обслуживания абонентов, движущихся в автомобиле, и части пешеходов на улице. Такие абоненты не могут быть обслужены БС с меньшими зонами обслуживания, так как потери пропускной способности и задержки из-за частого хэндовера приводят к ухудшению качества связи. Также макроуровень используется для покрытия малонаселенных районов. Микроуровень состоит из БС с радиусом обслуживания обычно до километра и применяется для обслуживания пешеходов в районах со средней плотностью абонентов внутри и вне помещений. Как правило, микро- и макроуровни обеспечивают сплошное покрытие городов.
Пико-уровень строится из БС с радиусом обслуживания до нескольких сотен метров и предназначен для обслуживания пешеходов и стационарных абонентов в местах скопления людей: в магазинах, на площадях, в транспортных узлах и т.д. Построение многоуровневой сети схематично показано на рис. 2, при этом каждый уровень может строиться с применением секторных или всенаправленных антенн.
Каждый уровень такой сети может строиться с единичным переиспользованием частоты, однако из-за существенной разницы в мощности между БС различных уровней невозможно развернуть на одной территории разные уровни с использованием одного частотного канала. Это приводит к тому, что соты нижнего уровня испытывают недопустимые помехи от БС более высокого уровня. По этой причине для построения многоуровневой
Таким образом, для обеспечения гибкости при планировании сетей МБД требуется порядка трех-четырех каналов, что позволяет постепенно наращивать количество оборудования и пропускную способность сети, а также строить сети с многоуровневой иерархией. В результате этого при использовании оборудования с шириной канала 10 МГц требуется порядка 30—40 МГц.
Помимо этого очень важно отметить, что спектр, выделяемый одному оператору, должен идти одним непрерывным блоком. В первую очередь это объясняется конструкцией современных БС. Как правило, многосекторные макро-БС МБД изначально предусматривают модульную конструкцию. При этом предусматривается функционирование всех каналов БС в узком диапазоне, что позволяет создавать высококачественные фильтры, обеспечивающие значительное подавление помех в соседних каналах и эффективное использование спектра за счет исключения защитных полос, а также дублировать часть высокочастотных цепей для разных каналов. При несплошном выделении спектра такая возможность отсутствует, что требует покупки большего количества оборудования, дополнительных усилий по интеграции нескольких комплектов БС и увеличивает затраты на размещение и эксплуатацию БС. Все это может привести к многократному увеличению стоимости построения сети МБД. Также несплошное выделение повышает вероятность появления помех от сетей различных операторов в соседних полосах и требует организации дополнительных защитных полос.
Таблица 8. Профили для сертификации оборудования Mobile WiMAX.
| Полоса, МГ ц | Ширина канала, МГ ц | Тип дуплекса |
| 2300—2400 | 5 10 8,7 | TDD |
| 2305—2320 | 3,5 5 10 | |
| 2496—2690 | 5 10 |
Как видно из таблицы, минимальной единицей спектра для систем МБД является 5 МГц, и любое выделение частотного ресурса должно быть кратно этой величине. Однако для выделения спектра рекомендуется использовать максимальную ширину канала в качестве единицы выделения. В первую очередь это связано с экономической эффективностью, так как стоимость оборудования для 5 МГц и 10 МГц является одинаковой, и поэтому предоставление пропускной способности с помощью каналов 5 МГц потребует двукратного увеличения капитальных вложений в сеть. Предоставление оператору радиочастотного спектра, кратного максимальной полосе частот, дает оператору максимальную гибкость в развертывании сети и минимизирует расходы, тем самым повышая конкурентоспособность и востребованность услуг МБД. Далее все выкладки приводятся для ширины 10 МГц, но могут быть легко нормированы к каналам 5 и 7 МГц.
В данном работе рассматривается типовой город с населением 1,75 млн. и прилегающая к нему территория Егорьевского района Московской области. Характеристики рассматриваемого района приведены в таблице 3.
Таблица 9. Распределение населения в рассматриваемом регионе.
| Районы | Площадь, км² | Население |
| Городской центр | 5 | 35000 |
| Остальной город | 3 | 15000 |
| Пригород | 12 | 8000 |
| Окраины | 20 | 10000 |
| Вся городская территория | 40 | 68000 |
В качестве потенциальных абонентов рассматривается возрастная группа от 15 до 75 лет, которая, как правило, составляет 75% от всего населения. Помимо указанных плотностей в различных районах, также учитывается миграция населения в деловой центр из пригородов и окраин и обратно в течение дня. За основу взяты данные ежедневного наблюдения за транспортом в Егорьевском районе Московской области.
Все абоненты разделены на три категории, различающиеся перечнем востребованных услуг и активностью. Рассматриваются следующие группы абонентов:
• Профессионалы - пользователи, использующие услуги сетей МБД в своей работе, а также и для личных целей. Основными используемыми приложениями для таких абонентов будут считаться скачивание файлов, видеоконференции и электронная почта. Несмотря на то что данные пользователи большую часть времени будут работать стационарно, им требуется мобильность при выезде на совещания, к клиентам или на объекты строительства и т. д.
• Высокоактивные частные пользователи. Данная группа использует доступ через МБД в основном в собственных целях. Основными приложениями являются просмотр web-страниц, online-игры, скачивание музыки и видео;
• Обычные пользователи - пользователи, использующие доступ в Интернет по мере необходимости, в основном для просмотра web-страниц. Предполагается, что данные абоненты используют сети МБД не более нескольких часов в день.
Последовательность расчета требуемой плотности трафика, которая используется в данном анализе, приведена в таблице 10.
Таблица 10. Параметры расчета плотности трафика.
| Шаг | Описание | Комментарии и предположения |
| 1 | Плотность населения | 1,4 |
| 2 | Прирост населения | 1-2% |
| 3 | Потенциальные абоненты | В возрасте от 15 до 75, 70—75% от всего населения |
| 4 | Проникновение | 10—12% |
| 5 | Распределение абонентов | • 50% профессионалы • 35% активные пользователи • 15% обычные пользователи |
| 6 | Эффект от мобильности и роуминга | Распределение абонентов по территории в ЧНН |
| 7 | Требуемая пропускная способность в ЧНН | Простое суммирование отдельных пользователей |
На основе предсказанных параметров приложений и услуг в были сформированы минимальные требования к пропускной способности, указанные в таблице 11.