Разработка ЭИС поддержки принятия решения по возведению базовых станций оператором сотовой связи

СОДЕРЖАНИЕ
стр.
ВВЕДЕНИЕ
1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РАЗДЕЛ
1.1. Обобщенная характеристика предметной области
1.1.1. Характеристика предприятия
1.1.2 Характеристика объекта исследования
1.1.2.1. Назначение и организация работы базовой станции.
1.1.2.2. Работа по расширению зоны покрытия
1.2. Описание экономической сущности задачи
1.3. Постановка задачи
1.4. Анализ существующих разработок
2. СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
2.1. Общие положения проектируемой системы и принципы функционирования
2.2. Описание обеспечивающих подсистем системы
2.2.1. Организационное обеспечение
2.2.2. Информационное обеспечение системы
2.2.3 – Характеристика входной нормативно справочной и результатной информации
2.3. Построение инфологической модели
2.4. Построение реляционной базы данных
2.5. Математическое обеспечение
3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
3.1. Обоснование выбора среды разработки
3.1.1. Выбор среды разработки приложения
3.1.2. Выбор среды разработки СУБД
3.1.3. Метод доступа и диалога
3.1.4. Структура программного продукта
3.2. Программная реализация
3.2.1. Описание базы данных
3.2.2. Информационная безопасность
3.2.3. Описание клиентской части программы
3.2.3. Порядок работы с программой
4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
4.1. Анализ психологических вредных факторов при работе на ПЭВМ
4.2. Разработка мероприятий снижения вредных психологических факторов
4.2.1. Эргономика рабочего места и выбор режима труда и отдых
4.3. Экологическая оценка на примере анализа современной компьютерной техники
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
2.СПЕЦИАЛЬНЫЙ РАЗДЕЛ
3.ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
4.БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ
ПРИЛОЖЕНИ

Разработка ЭИС поддержки принятия решения по возведению базовых станций оператором сотовой связи

-
1
10
496
Псковская область
122
154
91
-
-
1
4
372
Вологодская область
138
68
50
-
-
-
8
264
Республика Карелия
165
98
71
-
-
1
4
339
Калининградская область
53
23
74
-
26
-
-
176
Тверская область
9
14
10
-
-
-
-
33
Итого
2192
1584
1458
671
26
300
78
6309
Рассмотрим функционирование сотовой связи, процесс связи аппарата с базовой станцией, саму работу и организацию базовой станции
Несмотря на разнообразие стандартов сотовой связи, алгоритмы их функционирования, независимо от имеющихся особенностей, в основном сходны. Для абонента практически нет никакой разницы, в каком стандарте осуществляется связь. Когда радиотелефон находится в режиме ожидания, его приемное устройство постоянно сканирует либо все каналы системы, либо только управляющие. Для вызова соответствующего абонента всеми базовыми станциями сотовой системы связи по управляющим каналам передается сигнал вызова. Сотовый телефон вызываемого абонента при получении этого сигнала отвечает по одному из свободных каналов управления. Базовые станции, принявшие ответный сигнал, передают информацию о его параметрах в центр коммутации, который, в свою очередь, переключает разговор на ту базовую станцию, где зафиксирован максимальный уровень сигнала сотового радиотелефона вызываемого абонента.
Как уже известно, сети сотовой связи получили свое название в соответствии с территориальным принципом распределения малых рабочих зон (сот). В центре каждой рабочей зоны расположена базовая станция (БС или BTS), осуществляющая связь по радиоканалам с многими абонентскими станциями, установленными на подвижных объектах и находящихся в ее рабочей зоне. Для каждой соты в рамках всей сети при проектировании проводится комплекс специальных мероприятий, в том числе и частотное планирование, которое учитывает условия распространения радиоволн и общую частотную обстановку (средний уровень промышленных помех, сигналы от смежных базовых станций, и. т. п.). Необходимо заметить, что проектирование сети сотовой связи - весьма трудоемкий и кропотливый процесс, несмотря даже на использование компьютерных систем. Учет всех параметров (количество каналов в выделенном частотном диапазоне, расчетная нагрузка на одного абонента, допустимая интенсивность потерь, минимальная приемлемая напряженность поля) и их топографическая привязка к планируемой зоне обслуживания, опять же, с учетом типа местности, существующих сооружений - все это требует больших трудовых затрат (не говоря уже о финансовой стороне дела). К тому же проектирование сети - это процесс бесконечный. Действующие сегменты сети выдают информацию о распределении трафика и приросте числа абонентов, и эта информация, в свою очередь, может влиять на составленные раньше проекты, дополняя и расширяя сеть.
Базовые станции сети через контроллеры (BSC) соединены проводными телефонными (или радиорелейными) линиями связи с центральной станцией данного региона (города, области) - MSC (Центр коммутации подвижной связи), которая обеспечивает соединение мобильных абонентов с абонентами телефонной сети общего пользования (ТФОП, или PSTN) с помощью коммутационных устройств. Таким образом, каждый MSC обслуживает группу сот, осуществляя при этом переключение каналов в соте, эстафетную передачу абонентов между сотами, формирует данные, необходимые для выписки счетов за предоставленные сетью услуги связи, накапливает данные по состоявшимся разговорам и передает их в центр расчетов (биллинг-центр). MSC составляет также статистические данные, необходимые для контроля работы и оптимизации сети. На рис.1.5. группы сот и соответствующие им MSC представлены разным цветом. MSC не только участвует в управлении вызовами, но также управляет процедурами регистрации местоположения и передачи управления. Регистрация местоположения подвижных станций необходима для обеспечения доставки вызова перемещающимся подвижным абонентам от абонентов телефонной сети общего пользования или других подвижных абонентов. Процедура передачи вызова позволяет сохранять соединения и обеспечивать ведение разговора, когда подвижная станция перемещается из одной зоны обслуживания в другую. Передача вызовов в сотах, управляемых одним контроллером базовых станций (BSC), осуществляется этим BSC. Когда передача вызовов осуществляется между двумя сетями, управляемыми разными BSC, то первичное управление осуществляется в MSC. Таким образом, иерархию управления в пределах одного MSC можно представить как взаимодействие подсистемы базовых станций (BSS), включающей в себя BSC c несколькими BTS, и MSC .
Кроме основных линий связи, соединяющих базовые станции с MSC, обязательно присутствуют резервные, принимающие абонентскую нагрузку в случае аварии на себя. Также резервированию подлежит и все основное оборудование сети (коммутаторы, каналообразующие системы, сигнализация).
Рис.1.5 Схема сотовой связи
Во время набора номера радиотелефон занимает один из свободных каналов, уровень сигнала базовой станции в котором в данный момент максимален. По мере удаления абонента от базовой станции или в связи с ухудшением условий распространения радиоволн уровень сигнала уменьшается, что ведет к ухудшению качества связи. Улучшение качества разговора достигается путем автоматического переключения абонента на другой канал связи. Это происходит следующим образом. Специальная процедура, называемая передачей управления вызовом или эстафетной передачей (в иностранной технической литературе - handover, или handoff), позволяет переключить разговор на свободный канал другой базовой станции, в зоне действия которой оказался в это время абонент. Аналогичные действия предпринимаются при снижении качества связи из-за влияния помех или при возникновении неисправностей коммутационного оборудования. Для контроля таких ситуаций базовая станция снабжена специальным приемником, периодически измеряющим уровень сигнала сотового телефона разговаривающего абонента и сравнивающим его с допустимым пределом. Если уровень сигнала меньше этого предела, то информация об этом автоматически передается в центр коммутации по служебному каналу связи. Центр коммутации выдает команду об измерении уровня сигнала сотового радиотелефона абонента на ближайшие к нему базовые станции. После получения информации от базовых станций об уровне этого сигнала центр коммутации переключает радиотелефон на ту из них, где уровень сигнала оказался наибольшим. Это происходит так быстро, что абонент почти не замечает переключения (от 250 до 1250 мс). Необходимо заметить, что в цифровых системах сотовой связи время переключения меньше, чем в аналоговых. А в цифровом стандарте CDMA оно вообще отсутствует как таковое в силу использования технологии "softhandover", при которой до момента переключения и некоторое время после него, мобильной станции предоставляется одновременно два канала (старый и новый) связи, организуя тем самым своеобразный неразрывный во времени канальный "шлюз
Базовые станции определяют зону обслуживания и емкость системы. Количество необходимых базовых станций зависит от размеров обслуживаемой площади и от интенсивности графика.
Количество обслуживаемых одновременно абонентов на БС зависит от количества секторов на БС (1,2 или 3) и от количества передатчиков (частот) установленных в каждом секторе. Это справедливо для обоих диапазонов (900 и 1800).
Таблица 1.4
Количество разговорных каналов по частотам
Например, 3-х секторная двухдиапазонная базовая станция с конфигурацией по 3 частоты в диапазоне 900 и по 4 частоты в диапазоне 1800 может теоретически обслужить
(21·3)+(29·3)=150
абонентов одновременно. Обычно считают количество обслуживаемых абонентов в час при некоторой вероятности отказа, например 1%.
Указанная выше базовая станция может обслужить в час около 7500 абонентов.
Базовая станция и беспроводной телефон непрерывно определяют, какая антенна базовой станции используется для передачи и приема.
Блок-схема БС приведена на рис. 1.6. Особенностью БС является использование разнесенного приема, для чего станция должна иметь две приемные антенны. Кроме того, БС может иметь раздельные антенны на передачу и на прием (рис. 1 соответствует этому случаю). Другая особенность - наличие нескольких приемников и такого же числа передатчиков, позволяющих вести одновременную работу на нескольких каналах с различными частотами.
Одноименные приемники и передатчики имеют общие перестраиваемые опорные генераторы, обеспечивающие их согласованную перестройку при переходе с одного канала на другой; конкретное число N приемопередатчиков зависит от конструкции и комплектации БС. Для обеспечения одновременной работы N приемников на одну приемную и N передатчиков на одну передающую антенну между приемной антенной и приемниками устанавливается делитель мощности на N выходов, а между передатчиками и передающей антенной - сумматор мощности на N входов.
Приемник и передатчик имеют ту же структуру, что и в ПС, за исключением того, что в них отсутствуют ЦАП и АЦП, поскольку и входной сигнал передатчика, и выходной сигнал приемника имеют цифровую форму. Возможны варианты, когда кодеки (либо только кодек речи, либо и кодек речи, и канальный кодек) конструктивно реализуются в составе ЦК, а не в составе приемопередатчиков БС, хотя функционально они остаются элементами приемопередатчиков.
Рис. 1.6. Блок-схема базовой станции
Блок сопряжения с линией связи осуществляет упаковку информации, передаваемой по линии связи на ЦК, и распаковку принимаемой от него информации. Для связи БС с ЦК обычно используется радиорелейная или волоконно-оптическая линия, если они не располагаются территориально в одном месте.
Контроллер БС (компьютер) обеспечивает управление работой станции, а также контроль работоспособности всех входящих в нее блоков и узлов.
На вышке расположены антенные устройства для формирования трех секторов сотовой сети, две антенны радиорелейных линий связи (РРЛ) и сигнальные фонари. Контейнер с оборудованием БС находится на земле у основания башни. Большую его часть занимает система гарантированного электропитания.
Для обеспечения надежности многие блоки и узлы БС резервируются (дублируются), в состав станции включаются автономные источники бесперебойного питания (аккумуляторы).
В стандарте GSM используется понятие системы базовой станции (СБС), в которую входит контроллер базовой станции (КБС) и несколько (например, до шестнадцати) базовых приемопередающих станций (БППС) - рис. 1.7. В частности, три БППС, расположенные в одном месте и замыкающиеся на общий КБС, могут обслуживать каждая свой 120-градусный азимутальный сектор в пределах ячейки или шесть БППС с одним КБС - шесть 60-градусных секторов. В стандарте D-AMPS в аналогичном случае могут использоваться соответственно три или шесть независимых БС, каждая со своим контроллером, расположенных в одном месте и работающих каждая на свою секторную антенну.
Рис. 1.7. Система базовой станции стандарта GSM
Оборудование стандарта GSM-900 обеспечивает на входе каждой антенны мощность порядка 10 Вт. Этот сигнал позволяет сформировать соты размером около 10 км.
В области используется преимущественно диапазон 900 МГц, требующий существенно меньшего числа базовых станций для обслуживания большей территории, чем в диапазоне 1800 МГц. В городе с высокой концентрацией размещения абонентов на первый план выходит преимущество диапазона 1800 МГц - высокая плотность радиоканалов и большая емкость сети. Абонентам, выходящим на связь, в первую очередь предоставляются каналы диапазона 1800 МГц. Такой подход позволяет сотовым компаниям обеспечить высокое качество услуг как в столице, так и в Подмосковье при максимально эффективном использовании частотного ресурса.
Построим диаграмму IDEF0 принятия решения о проектировании базовой станции.
Решение о расширении покрытия оператора базовой станции принимается в головном офисе, после чего запрос о строительстве новой базовой станции отправляется в расширяемый регион.
Для регионального отделения технической службы входящей информацией будет являться решение вышестоящей службы о расширении сети.
Управляющая информация содержит в себе, прежде всего, федеральное законодательство (Постановление Правительства РФ «Об утверждении правил оказания услуг связи по передачи данных»), как основной элемент управления, без которого невозможна никакая деятельность. Далее регулирование проводиться на региональном уровне. Деятельность юридического лица невозможна без лицензии, а значит, этот элемент обязательно надо учесть. К второстепенным членам управления относится устав фирмы, регулирующий внутренний распорядок.
К механизму управления относятся: персонал; технические средства.
Проект новой БС и бюджет на строительство БС является исходящим потоком данных.
Рис.1.8. Контекстная диаграмма IDEF0.
Разберем, как проходит принятие решения о строительстве базовой станции в региональном отделе.
Для этого построим еще одну IDEF0.
Рис.1.9. Диаграмма принятия решений «КАК БЫЛО»
Сотрудники технического отдела выбирают возможное место для возведения базовой станции, рассчитывают затраты, проводят согласование документации бюджета, затем эти данные в качестве выходных потоков согласовываются с головным офисом, на основании чего и принимается решение о строительстве/нестроительстве расчетной БС. Данный процесс занимает достаточно много времени, так как на расчет тратится значительное количество времени с целью учета различных факторов. Рассмотрим описание экономической сущности задачи.
1.2. Описание экономической сущности задачи
Известно, что ключевыми факторами успеха на рынке сотовой связи остаются:
1. Низкая стоимость связи;
2. Качество связи;
3. Широкое присутствие в точках розничной торговли (развитая дилерская сеть);
4. Сервис (дополнительные услуги связи);
5. Высокая квалификация сотрудников отдела реализации;
6. Уровень технических знаний специалистов по продажам;
7. Доступная для клиентов система технической помощи при покупке и использовании продукции (наличие профессиональных консультаций специалиста);
8. Аккуратное исполнение заказов потребителей (небольшое количество возвратов и ошибок);
9. Разнообразие тарифных планов;
Поэтому необходимо выделить основные различия операторов:
- качественная связь, охватывающая как можно большую территорию;
- доступность по цене;
Поэтому при обосновании эффективности инвестиций важно правильно выбрать совокупность показателей для оценки эффективности, которая позволила бы безошибочно определить все его характеристики.
Сотовому оператору для удержания абонентов и расширения клиентской базы требуется повысить качество услуг, расширить покрытие регионов, а также - предоставить дополнительные мультимедийные сервисы, внедрить технологии скоростной передачи данных.
Операторы сотовой связи постоянно стремятся максимально поднять нижнюю границу ее доходности, поэтому решение о способах и сроках капитальных вложений с целью минимизации эксплуатационных расходов становится отдельной задачей этого балансирования.
В качестве повышения доходов сотового оператора будем рассматривать улучшение зоны покрытия сети.
Увеличение количества базовых станций для поддержки сотовых систем требует от операторов сетей на начальной стадии огромных капитальных вложений. Кажущееся незначительным изменение цены, помноженное на общее число базовых станций, исчисляемых сотнями и тысячами, оказывается весьма существенным. Неудивительно, что операторы становятся все более неуступчивыми, когда речь идет о закупке инфраструктуры. С повышением популярности электронных аукционов, когда поставщики размещают свои предложения в Интернете, многие операторы уделяют больше внимания стоимости, а не качеству работы. Им отнюдь не безразличен размер текущих эксплуатационных расходов, которые в течение жизненного цикла базовой станции могут в пять раз превосходить первоначальные капитальные вложения, что делает их ключевым фактором рентабельности коммерческих сетей.
Сокращению эксплуатационных расходов в значительной степени препятствуют их сложная взаимосвязь с капитальными вложениями и необходимость оптимального баланса между ними. Разница в расходах на базовые станции огромна и зависит от размера, местоположения, конфигурации, предлагаемых услуг и влияния новых технологий. В конечном счете, оценка компромисса уникальна для каждой сети.
Важным фактором является внешний вид и особенности установки антенных систем. Для успеха переговоров о новом месте для базовых станций решение должно быть компактным и дружественным к окружающей среде. Многие владельцы мест для базовых станций требуют рационализации инфраструктуры и в некоторых случаях даже отказываются продлевать контракты.
Кроме того, использование интегрированных компонентов, таких как антенные усилители, способствует реализации преимуществ заводской сборки в контролируемой чистой среде, гарантирующей, в отличие от сборки под открытым небом на месте установки, высокую надежность и скорость монтажа.
Кроме стоимости обслуживания оборудования и аренды площадей основными составляющими эксплуатационных расходов базовых станций являются коммунальные платежи (в основном электричество), аренда линий передачи и другие расходы, связанные с оптимизацией сети. Последняя категория расходов оказывает огромное влияние на сети 3G, трафик в которых через год-два значительно возрастет.
Кроме того, необходимо учитывать потерю доходов из-за отключения базовой станции на период производства работ по изменению наклона вручную. Отдельные сайты 3G могут потребовать регулярного (иногда ежедневного!) изменения наклона, поэтому экономия, обеспечиваемая внедрением дистанционного управления, может быть весьма существенной.
В упрощении оптимизации сети и соответствующих эксплуатационных расходов большое значение имеет выбор антенны. Для минимизации помех важно не только аккуратное управление диаграммой направленности антенн, но и учет влияния перекрытия сот, которое может снизить эффективность и емкость сетей UMTS.
Стратегии расширения покрытия сот и, следовательно, уменьшения количества базовых станций, необходимых для обслуживания определенной области, представляют интерес для операторов как способы сокращения капитальных вложений. Однако при увеличении выходной мощности базовой станции для расширения покрытия сот одновременно повышаются требования по кондиционированию воздуха в месте установки и по потреблению энергии.
Соотношение капитальных вложений и эксплуатационных расходов зависит от многих параметров. Поэтому к решению вопроса об увеличении капитальных вложений с целью сократить эксплуатационные расходы все операторы подходят по-разному. Одни подтверждают достоинства систем управления антеннами и разрабатывают соответствующую стратегию развертывания, другие заявляют, что, скорее всего будут применять их только там, где доступ особенно сложен или дорог.
Соотношения между капитальными вложениями и эксплуатационными расходами базовой станции, безусловно, являются динамичными. Сами сотовые сети органичны, поэтому финансовую расходную часть сократить достаточно сложно.
Перед операторами постоянно стоит задача развертывания базовых станций для улучшения покрытия или емкости при одновременном поддержании высокого качества обслуживания в загруженной сети. Тем не менее постоянный контроль над капитальными вложениями важен с точки зрения обеспечения необходимых ресурсов для развертывания инфраструктуры, а расходы жизненного цикла работающей базовой станции вынуждают операторов все больше концентрировать внимание на эксплуатационных расходах.
1.3. Постановка задачи