GSM KÕNELIIKLUSE JAOTAMINE - lr.ttu.eeavots/BWA_1A/Sven_Aluste_mag.pdf · Ericsson Eesti AS, O ... BSC Base Station Controller, ... mida tohib kasutada GSM võrgus. EIR ei ole kohustuslik

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.


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.


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


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


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


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


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


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)


"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.


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;


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


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.


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


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).


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,


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


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.).


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.


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


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


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].


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


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.


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


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)


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;


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


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.


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.


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.


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


- 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.


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


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.


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


Joonis 4.2. ND funktsioonid [7].

Joonis 4.3. ND programmi menüüd.


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.


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


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;


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.


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


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.


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.


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.


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


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.


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.


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.


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.


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.

http://www.mobilewhitepapers.com/pdf/HO.pdf


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


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

Documents

GSM KÕNELIIKLUSE JAOTAMINE - lr.ttu.eeavots/BWA_1A/Sven_Aluste_mag.pdf · Ericsson Eesti AS, O ... BSC Base Station Controller, ... mida tohib kasutada GSM võrgus. EIR ei ole kohustuslik