Calitatea convorbirii [303541]

TETRA (TErrestrial Trunked RAdio) este un standard dezvoltat de European Telecommunications Standards Institute (ETSI). Este o platformă comună de radiocomunicații utilizată de S.T.S., M.A.I., M.Ap.N. în asigurarea telecomunicațiilor guvernamentale și ale altor organisme statale.

[anonimizat], Trunking și Time Division Multiple Access (TDMA) oferă o serie de avantaje după cum urmează:

[anonimizat]. Comunicațiile radio digitale oferă următoarele avantaje:

Calitatea convorbirii;

Aria de acoperire;

Servicii de date;

Securitate;

Cost

Trunking

Tehnica de trunking a fost folosită de mulți ani în rețele de telefonie comutate. Primele sisteme trunking de comunicații mobile radio au fost implementate la începutul anilor 70 în America de Nord cu protocoale diferite de semnalizare și la scurt timp după aceea în Europa utilizând tehnologia analogică MPT1327. [anonimizat], [anonimizat] a unui număr mic de canale de comunicare partajate între un număr relativ mare de utilizatori. [anonimizat]. Totuși, [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat]. [anonimizat], modul de utilizare al canalului de control pentru rezolvarea acestor probleme.

Este important de reținut că simplitatea operațională a rețelelor mobile private convenționale este încă menținută prin implementarea pe terminale a funcției rapide "Push to Talk" (PTT).

Servicii și facilități suplimentare Canalul de control acționează ca o legătură de semnalizare de comunicații între Controller Trunking și toate terminalele mobile radio din sistem; [anonimizat], care este stocat în memoria lui. [anonimizat]:

Id-urile tuturor stațiilor radio și ale grupurilor înregistrate în sistem;

Id-ul, ora și data când stația radio se afiliază în sistem;

Id-ul, ora și data când stația radio se dezafiliază din sistem;

Timpul și durata tuturor mesajelor radio transmise in sistem.

Time Division Multiple Access (TDMA)

Tehnologia TDMA a fost adoptată în TETRA deoarece a oferit soluția optimă pentru a [anonimizat] a susține serviciile și facilitățile cerute de către utilizatori pentru o [anonimizat] o [anonimizat].

Un alt avantaj al tehnologiei TDMA este acela că permite noi servicii și facilități să fie susținute cu costuri minime. Unele exemple sunt:

Viteze mai mari pentru transmiterile de date – legile fizicii limitează viteza maximă de date într-un anumit canal în funcție de lățimea de bandă. Presupunând că folosim aceeași modulație, cu cât lărgimea de bandă este mai mare cu atât viteza pentru transmiterile de date este mai mare. Deoarece TDMA folosește canale mai mari decât FDMA, viteza de transfer de date combinată pe un singur canal RF este mai mare.

Capacitate îmbunătățită de date în condiții precare de semnal RF – viteza transmiterilor de date în TDMA este mai bună decât FDMA în condiții precare de propagare. Acest lucru se datorează faptului că cereri automate de repetare (ARQ) sunt transmise atunci când datele primite au erori datorate perturbațiilor RF. Deoarece terminalele TDMA funcționează în full duplex cererile automate de repetare (ARQ) pot fi trimise eficient după transmiterea fiecărui interval de timp în loc să se așteptare până la sfârșitul transmisiei de voce, așa cum se întâmplă de obicei cu FDMA.

Lățime de bandă la cerere – în TDMA orice număr de sloturi de timp, până la limita maximă a tehnologiei, pot fi combinați pentru a spori viteza de transfer a datelor tranzitate, în funcție de necesarul fiecărei aplicații.

Concomitență voce și date – datorită structurii cu sloți de timp în TDMA este posibilă folosorea unui slot de timp pentru a transmite voce și următorul slot pentru a transmite date într-o transmisie pe doi sloți între două terminale radio. Această capacitate efectiv permite unui singur terminal radio să transmită sau să primească voce și date în același timp.

Comunicații de voce full duplex – tehnologia TDMA suportă comunicare full duplex. Deși comunicațiile de voce duplex pot fi realizate și pe sisteme FDMA, este nevoie de un duplexor și o ecranare RF între emițător și receptor pentru a permite lucrul cu o singură antenă. Din acest motiv terminale radio care folosesc FDMA sunt de obicei mai costisitoare decât terminale TDMA.

Pe lângă standardele acestor elemente de rețea, numeroasele servicii și facilități disponibile în rețeaua TETRA sunt, de asemenea, standardizate. Cele mai importante dintre acestea fiind:

servicii de apel de grup avansate și rapide – clare și criptate;

apeluri individuale – clar și criptate;

serviciul de mesaje scurte – clare și criptate;

servicii de pachete de date – clare și criptate;

Voce + date (V + D).

Pentru a răspunde nevoilor organizațiilor tradiționale de utilizatori ai rețelei private mobile, o gamă largă de servicii de voce, date și facilități au fost prevăzute în standard, dintre care cele mai importante sunt considerate a fi:

Servicii de voce și facilități

Apelul de grup;

Apel prioritar (apeluri de urgență);

Asignare dinamica a numărului de grup (DGNA);

Ascultarea ambientală;

Apel autorizat de dispecer;

Aria de selecție;

Intrare târzie;

Serviciul mesaje scurte;

Pachete de date;

Coada de așteptare;

Mod de operare directă (DMO);

Criptarea vocii.

Servicii de voce

Apel de grup – acesta este, probabil, cel mai de bază serviciul de voce în TETRA, dar si cel mai complex pentru a sprijini efectiv și eficient. Acest lucru se datorează faptului că apelul de grup trebuie:

să fie simplu de utilizat: "Push to Talk" furnizează rapid apelul de comunicații în grup;

să fie exploatate și gestionate în mod special pentru a optimiza încărcarea rețelei;

să opereze pe un site "preferat" pentru o încărcare optimă de rețea;

să aibă definită o arie de funcționare (aria de selecție);

să aibă un protocol de semnalizare al setărilor de apel fiabil, înființat pentru a se asigura tuturor utilizatorilor dintr-un grup că sunt conectați împreună atunci când un apel este primul inițiat (semnalul de recunoaștere al apelului nu este practic pentru apeluri de grup).

să dispună de mecanisme de prioritate pentru a se asigura că utilizatorii specificați într-un apel de grup larg(site-uri care acoperă mai multe stație de bază) sunt conectați împreună, atunci când o rețea este ocupată.

Această complexitate este necesară pentru a sprijini apelurile de grup, lucru care nu este posibil în rețelele celulare publice, pur și simplu pentru că acestea au fost concepute inițial pentru a sprijini apeluri de tip "unu la unu", spre deosebire de TETRA care a fost proiectat în principal pentru a sprijini apeluri de grup.

Apel prioritar – aceste tipuri de apeluri, din care cea mai mare prioritate o are apelul de urgență, oferă cea mai mare prioritate pe uplink și cea mai mare prioritate de acces la resursele rețelei. Dacă o rețea este ocupată, canalul convorbirii cu cea mai mică prioritate va fi ocupat de către apelul de urgență. Apel de urgență TETRA poate fi inițiat cu ajutorul unui comutator dedicat situat pe terminal. Activarea apelului de urgență transmite alerte automate către sistemul de management, dispecer și celelalte terminale care se afla in același talkgrup.

Asignare dinamică a numărului de grup (DGNA) – acest serviciu permite crearea de grupuri unice de utilizatori pentru a gestiona diferitele nevoi de comunicare și poate fi de asemenea utilizat pentru a grupa participanții unei convorbiri aflate în desfășurare. Acest serviciu este considerat de multe organizații de siguranță publică a fie extrem de util deoarece permite înființarea de grupuri de convorbire comune pentru anumite structuri. De exemplu, utilizatorii selectați din poliție, pompieri și serviciul de ambulanță ar putea fi aduși împreună într-un grup pentru a gestiona o situație de urgență majoră în cazul în care între cele trei servicii de urgență este necesară o strânsă coordonare.

Ascultarea ambientală – un dispecerat poate seta un terminal radio în modul de ascultare ambientală, fără ca utilizatorul terminalului radio să primească vreo notificare. Această acțiune controlată de la distanță permite dispecerului să asculte zgomotele de fundal și conversațiile din raza de acțiune a microfonului terminalului radio. Acesta este un serviciu important pentru utilizatorii care transportă materiale importante, valoroase sau sensibile, care ar putea fi deturnate. În mod similar, acesta este un serviciu util de a avea puse în aplicare în vehicule de serviciu public în cazul în care sănătatea unui mecanic de locomotivă și de securitate ar putea fi la risc. Cu toate acestea, este important să se notă de faptul că mulți utilizatori consideră că acest serviciu invadează intimitatea unei persoane și pentru acest motiv numai acei utilizatori care au nevoie de serviciul de ascultare ambientală ca parte a îndatoririlor lor de muncă ar trebui să fie prevăzute cu acest serviciu.

Apel autorizat de dispecer – acest serviciu permite expeditorului să verifice cererile de apel înainte ca apelurile să fie inițiate. Acesta este un serviciu util atunci când se dorește menținerea disciplinei radio. Acest serviciu, de asemenea, reduce cantitatea de trafic radio pe o rețea, deoarece doar apelurile sunt permise. Totuși, nevoia frecventă de a comunica într-un grup de utilizatori și intervalul de timp necesar pentru autorizarea apelurile pot face acest serviciu inacceptabil pentru unii utilizatori.

Aria de selecție – acest serviciu definește domeniile de operare pentru utilizatori. Acest serviciu simulează practic capacitatea unui dispecerat de a selecta diferite stații de bază pentru a face un apel, așa cum a fost posibil în rețelele convenționale. Acest serviciu, de asemenea, ajută la îmbunătățirea încărcării rețelei și eficiența spectrului prin limitarea zonelor de exploatare pentru toate apelurile selectate dintr-un grup.

Intrarea Târzie – acest serviciu oferă actualizări continue ale apelului în curs, pentru a permite utilizatorilor sosiți ulterior să adere la un canal de comunicare. Acest lucru nu este un serviciu, ci o interfață caracteristică care permite unui terminal radio trunked să se comporte într-un mod similar cu terminale radio mobile private convenționale. De exemplu, dacă un utilizator pornește terminalul său TETRA canalul de control va devia în mod automat terminalul utilizatorului pe un apel de grup, daca acesta este deja în curs.

Servicii de date

Short Data Service – poate oferi până la 256 de bytes de date, care pot fi utilizați pentru mesaje de stare ale stației de bază, informații privind localizarea acesteia și gratuit aplicații pentru mesaje text, fie în formă "punct la punct" sau "punct la multipunct". Din cauza duratei relativ scurte a fiecărui mesaj de date, acest serviciu este acceptat de canalul de control TETRA în intervale orare TDMA.

Serviciul de pachete de date – pachetele de servicii de date pot fi sprijinite pe un slot de timp TDMA cu o rată de biți protejate brut de 4800 biți / s sau mai multe sloturi de timp TDMA până la un maxim de patru sloturi de timp. Sloturile multiple de timp TDMA sunt adesea utilizate ca lațime de bandă la cerere și poate fi folosită pentru a crește rata datelor protejate de transfer de până la 19,2 kbits / s, crescând astfel numărul de aplicații nonvoce, care pot fi suportate de TETRA.

Coada de așteptare – TETRA este prevăzută cu canal de control, iar în timpul perioadelor când rețeaua este ocupată, sistemul poate stoca și gestiona apelurile pe un First In First Out (FIFO), în baza de date, în ordinea de prioritate la nivel de utilizator. Avantajul este că un utilizator poate iniția o cerere de apel o singură dată , deoarece în perioadele aglomerate apelul va fi stabilit în mod automat o dată ce canalul devine liber, reducând astfel neplăcerile cu care se confruntă utilizatorii, când rețeaua este ocupată.

Mod de operare directă (DMO) – modul de operare directă (DMO) prevede posibilitatea terminalelor radio TETRA de a comunica direct, corespondent cu corespondent, independent de infrastructura de rețea TETRA. DMO a fost concepută ca o rețea comună și utilizată de către numeroase organizații tradiționale pe o perioadă lungă de timp. Cerința principală pentru DMO a fost determinată de necesitatea de a echilibra acoperirea de RF, gradul de utilizare și fiabilitate a unei rețele de comunicații cu cea a costurilor rețelei în ansamblu. Utilizarea DMO în rețele publice de telefonie mobilă nu este posibilă.

Criptare de voce – standardul TETRA suportă un număr mare de algoritmi de criptare, diferențele fiind tipurile de utilizatori care sunt autorizați să le utilizeze. Principalul beneficiu al criptării prin aer este că pot fi implementate soft-uri fără terminale radio și echipamente ale stației de bază, în locul utilizării modulelor de criptare, care consumă spațiu și duce la creșterea costurilor. De asemenea standardul TETRA, suportă o varietate de algoritmi de criptare, considerate necesare de către organizațiile de securitate națională.

TETRA – securitate

Zona de securitate TETRA este extinsă, deoarece trebuie să furnizeze diferite nivele de securitate, de la ceea ce este acceptabil în rețelele comerciale la ceea ce este acceptabil pe o rețea națională de siguranță publică. Mecanismele de securitate în TETRA se realizează în standard, prin autentificare, criptare Air Interface (AIE) și End to End encryption (E2E). Amenințările la confidențialitatea, autenticitatea, integritatea, disponibilitatea, precum și responsabilizarea în sistemul TETRA sunt protejate cu ajutorul celor trei mecanisme de securitate. Autentificarea reciprocă este un serviciu necesar pentru a se asigura că un sistem TETRA poate controla accesul la aceasta, și pentru un terminal radio, pentru a verifica dacă într-o rețea se poate avea încredere. În TETRA, ca și în cele mai multe alte sisteme sigure, autentificarea este baza pentru o mare parte a securității rețelelor globale și pot fi de asemenea, utilizate pentru a asigura funcționarea în sistemele de acces public, și poate oferi baza pentru un canal de distribuție sigur la informații sensibile, cum ar fi alte chei de criptare. Autentificarea mecanismelor comune de securitate protejează serviciile de voce cât și cele de date. Standardul TETRA suportă patru Algoritmi de criptare TETRA (AIE), acestea fiind TEA1, TEA2, TEA3 și TEA 4. Diferența constă în utilizarea și exportarea echipamentelor care conțin acești algoritmi de criptare. De exemplu, TEA2 este destinat utilizării de către public, utilizatorii de siguranță la Schengen și mai ales în țările europene, ceilalți utilizatori folosind aplicațiile pentru siguranța publică în regiunile în care TEA2 nu este utilizat. Principalul beneficiu al criptării prin aer este acela de protecție pentru toți utilizatorii de semnalizare și identitate, de voce și date oferite de aceasta. Sistemul de criptare este strâns legat de TETRA, de semnalizare a protocoalelor și algoritmi care pot fi puși în aplicare în termen, la soft-urile terminalelor radio și echipamentele stațiilor de bază, în locul modulelor de criptare, fără a consuma spațiu și a duce la creșterea costurilor. Standardul TETRA suportă, de asemenea criptarea E2E folosind o varietate de algoritmi de criptare considerați necesari de către organizațiile de securitate națională. Asociația de Securitate TETRA și Grupul de prevenire a fraudei, a extins activitatea în standardul TETRA, pentru a defini un cadru general în implementarea criptării E2E. Soluțiile simple recomandate au fost distribuite de International Data Encryption Algorithm (IDEA) algoritmul (DPI deținute de Ascom) și mai nou Advanced Encryption Standard (AES) algoritmul (DPI gratuit), care beneficiază de un algoritm criptografic mai mare ca dimensiune. Utilizarea algoritmilor locali este posibilă cu criptarea E2E, deși acestea nu sunt recomandate pentru criptarea prin aer (AIE) din cauza nevoii de integrare în protocoale de semnalizare și disponibilitatea de terminale standard. Pe lângă capabilitățile de securitate, TETRA de asemenea poate suporta o gamă largă de capabilități de management de securitate, cum ar fi cele utilizate pentru a controla, gestiona și a opera mecanismele de securitate individuale într-o rețea. Cel mai important dintre acestea este managementul cheilor de criptare, care este pe deplin integrat în funcțiile standard de criptare TETRA. Chiar dacă funcțiile de securitate sunt integrate într-o rețea acest lucru nu implică în mod automat că o rețea este pe deplin sigură. Cu toate acestea, este normal faptul că riscurile de securitate sunt condensate, chiar dacă elemente specifice concentrate în rețea poate fi controlate în mod adecvat.

Sistemul de radiocomunicații în standard TETRA este un sistem profesional, standardizat de ETSI (European Telecommunications Standards Institute), destinat radiocomunicațiilor mobile ale organizațiilor militare, guvernamentale, de ordine publică, forțelor de intervenție și salvare. Inițial, începând cu anul 1994, sistemul TETRA (TErrestrial Trunked RAdio) a fost proiectat pentru a utiliza o bandă de frecvență de 25 kHz și să asigure o rată netă de transfer de 28,8kbit/s. Această fază de dezvoltarea a fost cunoscută și sub denumirea de TETRA Release 1 sau TETRA de bandă îngustă („narrowband”). Pentru realizarea acestei rate de transfer se utilizează schema de modulație π/4- DQPSK. Cerințele pentru noi servicii și rate de transfer superioare, a impus proiectarea, începând cu anul 2007, a sistemului TETRA TEDS (TETRA Enhanced Data Service). Sistemul TETRA TEDS este cunoscut și ca TETRA Release 2 sau TETRA de bandă largă („wideband”). Această generație utilizează benzi de frecvențe de 25, 50, 100 și 150 kHz, și mai multe scheme de modulație: π/4- DQPSK, π/8-D8PSK, 4-QAM, 16-QAM și 64-QAM. În funcție de banda de frecvențe și schema de modulație utilizată, vitezele nete de transfer pot atinge 500 kbit/s.

Sistemele de radiocomunicații în standard TETRA, fiind majoritate desemnate pentru asigurarea nevoilor de comunicații ale utilizatorilor din cadrul forțelor de asigurare a ordinei și siguranței publice sau forțelor de protecție publică și intervenție în caz de dezastre, este evident că direcția de dezvoltare a acestora va fi strâns corelată cu evoluția cerințelor operaționale și de servicii de comunicații din aceste sectoare. Sectoarele protecție publice și intervenției în caz de dezastre aduc valoare societății prin crearea unui mediu sigur și stabil. Această funcție nu poate fi însă realizată fără un sistem de radiocomunicații dedicat, robust, modern, sigur și fiabil.

În mod tradițional, serviciile de voce au constituit până nu cu mult timp în urmă, baza serviciilor de comunicații din sectoarele protecție publice și intervenției în caz de dezastre. În ultima perioadă se conturează cu fermitate necesitatea utilizării aplicațiilor de date, imagini și video, „centrate pe rețea”, în aceeași manieră ca și cele de voce. Pentru a exemplifica, menționăm doar unele dintre aceste aplicații: birou mobil (atributele de comandă și control sunt transferate din centrele de comandă și control în teren), transfer de imagini și date biometrice sau de recunoaștere pe bază de informații biometrice, recunoașterea automată a numerelor de înmatriculare, servicii de localizare, acces distant la baze de date, monitorizare de persoane, rețele/echipamente senzoriale, controlul distant al echipamentelor, transmisii video în timp real sau non-real, browser intranet, video teleconferințe, etc.

Cerințele pentru noi aplicații conduc însă în mod inevitabil la noi cerințe de ordin tehnic pentru astfel de sisteme de radiocomunicații, materializate în viteze de transfer a informațiilor și implicit în lărgimi de bandă mai mari în domeniul spectrului radio. Apare astfel necesitatea proiectării și implementării unui sistem de radiocomunicații de bandă foarte mare (tip „broadband”) care să coexiste cu sistemul tradițional de bandă îngustă („narrowband”) și cu cel mai nou de bandă largă („wideband”). Pentru proiectarea și implementarea unui sistem de radiocomunicații de bandă foarte mare, pentru domeniile sectoarele protecție publice și intervenției în caz de dezastre, trebuie să fie soluționate însă două probleme majore: tehnologia și spectrul radio utilizat.

Din punct de vedere al tehnologiei se conturează ideea dezvoltării în continuare de către ETSI a tehnologiei TETRA, (fiind dovedit faptul că până în prezent este cea mai stabilă, fiabilă și sigură pentru domeniile sectoarele protecție publice și intervenției în caz de dezastre), prin care să se asigure rate de transfer a informațiilor cuprinse între 1 Mbps și 100 Mbps. Pentru asigurarea acestor viteze de transfer, tehnologia TETRA va trebui să utilizeze:

tehnici de diversitate la emisie și recepție, subpurtătoare ortogonale și sectorizare cu diferite reguli de reutilizare a frecvențelor pentru acoperire celulară;

tehnici de acces TDD sau FDD, cu benzi de frecvențe simetrice sau asimetrice;

tehnici de utilizare adaptivă a modulației și benzilor de frecvențe, de control dinamic al puterilor de emisie, etc.;

optimizarea protocoalelor TETRA, a tehnicilor de codare și întrețesere. Toate acestea trebuie să fie realizate concomitent cu:

existența unor mecanisme puternice de securitate, acceptate și certificate de organismele naționale abilitate;

asigurare unei fiabilității și disponibilități în conformitate cu cerințele operaționale impuse de sectoarele pentru care sunt destinate;

grad de serviciu specific; Din punct de vedere al spectrului radio, principalele idei avute în vedere sunt:

posibilitatea utilizării unei benzi contigue de frecvențe curpinsă între 300 MHz și 790 MHz;

utilizarea oportunităților asigurate prin „dividentele digitale”;

utilizarea tehnicilor de partajare a rețelelor sau a spectrului radio, cu drept de preempțiune a utilizării resurselor de către sistemele de radiocomunicații destinate pentru sectoarele protecție publice și intervenției în caz de dezastre (utilizatorii din aceste sectoare sunt considerați „utilizatori primari”);

implementarea canalului radio de control de tip cognitiv, în vederea administrării dinamice sau adaptive a spectrului radio.

În momentul de față, teoreticienii militari apreciază că armatele moderne necesită pregătire pentru a desfășura două tipuri de acțiuni militare: acțiuni specifice luptei armate și operațiuni altele decât războiul. Intrate în sfera domeniilor de acțiune ale armatelor de mult mai puțin timp decât domeniul acțiunilor de luptă specifice războiului, operațiunile altele decât războiul, denumite conform F.T.-1 „operațiuni de stabilitate și de sprijin“ se impun pentru a completa orice combinație a utilizării instrumentelor de putere ale statului înainte, în timpul sau după încheierea unui război sau a unui conflict armat. Operațiile de stabilitate și de sprijin reprezintă activități militare care se organizează și se desfășoară în contextul eforturilor generale (politicodiplomatice) de asigurare a păcii și a securității sub autoritatea ONU sau a unei organizații regionale recunoscute și cu vocație în securitate, propunându-și scopuri precum rezolvarea conflictului, promovarea păcii, descurajarea războiului și sprijinirea autorităților civile. Spre deosebire de război (conflict armat) în care scopul strategic urmărit constă în înfrângerea adversarului și impunerea îndeplinirii obiectivelor strategice naționale sau ale unei alianțe sau coaliții, operațiile de stabilitate și de sprijin, chiar cele care includ desfășurarea unor acțiuni de luptă, care la nivel tactic nu diferă de cele utilizate în război, urmăresc tocmai soluționarea situațiilor de criză fără a se mai ajunge la război, evitându-se astfel pierderile de vieți omenești, distrugerea de bunuri și suferințele populației ori cel puțin reducerea acestora la un minim rezonabil. În operațiunile de stabilitate, obiectivele, considerentele și constrângerile politice sunt primordiale față de cele militare, acțiunea militară nefiind componenta principală (în unele situații) a acțiunii de ansamblu și ca atare nici efectivele militare angajate nu constituie elementele principale, chiar dacă ele dețin întâietatea din punct de vedere al forței și al capacității combative. Ca rezultat, operațiile de stabilitate și de sprijin se bazează pe reguli de angajare mult mai restrictive decât acțiunile de luptă specifice războiului; dacă în război adversarul este angajat în luptă oricând este posibil, fără a se aștepta o provocare din partea acestuia, în operațiile de stabilitate și de sprijin se urmărește din contră o evitare a folosirii forței, de multe ori în dauna siguranței forțelor. Conceptul de „operații de stabilitate și de sprijin“ încearcă să reprezinte suportul doctrinar pentru intervențiile militare nonviolente din cadrul unor conflicte sau în situațiile de criză actuale.

Planificarea unui sistem de comunicatii, in tehnologie TETRA, pentru operatii de stabilitate

CAPITOLUL 2. PLANIFICAREA ȘI PROIECTAREA REȚELELOR DE COMUNICAȚII ȘI RADIORELEU, PENTRU STRUCTURA DE STABILITATE, ÎN RADIOMOBILE

2.1. Organizarea și dispunerea forțelor de stabilitate

Județul pentru care se organizează operațiile de stabilitate este Vrancea. În consecință s-a creat o structură de forțe de stabilitate care își va desfășura acțiunile pe teritoriul județului, acesta fiind împărțit în patru fâșii sau arii de operații, dar și pe principalele căi de comunicații rutiere din cadrul județului. Obiectivul principal al forțelor de stabilitate (FS) este de a menține pacea și ordinea în ariile de responsabilitate prin pază și patrulare, protecția civililor fiind primordială. Astfel, se urmărește proiectarea unei rețele de comunicații, în tehnologie TETRA, pentru a satisface nevoia de comunicare și coordonare la nivelul FS.

2.1.1. Organigrama forțelor de stabilitate

Forțele de stabilitate sunt formate din:

Comandantul si loctiitorul structurii de forte;

o structură de comandament, formată din directorul comandamentului si 6 birouri, fiecare birou continand cate 3 oameni;

cinci detașamente cu structuri identice, fiecare detașament conținând 75 de oameni.

În total forța de stabilitate este formată din 396 de oameni.

Detașamentul 5 este destinat deservirii comandamentului, iar detașamentele 1-4, ce au ca misiune principala patrularea si asigurarea pazei au grupă a treia formata din 10 oameni împărțiți în echipe de mentenanță, comunicații și informatică, sprijin medical și sprijin logistic. Fiecare detașament are la comanda acestuia 5 oameni (comandant, locțiitor, consilier, radiotelefonist și șofer). Structura este împărțită în 4 arii de responsabilitate astfel încât fiecare detașament va ocupa o arie de responsabilitate.

1.1 Organigrama S.F.

In prezenta lucrare, aria de responsabilitatea aleasa a fost judetul Vrancea. Vrancea este un județ situat în sud estul României. Are o suprafață de 4.863 km², și  reședința în municipiul Focșani. Situată în partea de sud-est a țării, la curbura Carpaților Orientali, Vrancea constituie o punte de legătură între cele trei provincii istorice – Moldova, Țara Românească și Transilvania. Vrancea cuprinde un teritoriu foarte variat atât din punct de vedere al altitudinii și al formei, cât și ca origine și vârste geologice. Ca unitate administrativ – teritorială organizată cu rang de județ, cuprinde, conform actualei împărțiri administrativ – teritoriale, 73 de localități din care 2 municipii, 3 orașe și 68 de comune în componența cărora se află 331 de sate.

Aceasta zona de operatii a fost impartita in patru arii de responsabilitate, iar amplasarea detasamentelor s-a realizat dupa cum urmeaza:

1.2. dispunere detasamente

1.3. aria de responsabilitate detasamente

Scopul

Scopul prezentei lucrari constă în proiectarea si planificarea unei rețele de comunicații radio, bazate pe tehnologia 2G TETRA (TETRA – TErrestrial Trunk RAdio), comunicații necesare pentru asigurarea de servicii de tip voce (cu o disponibilitate a legăturilor cât mai ridicată) pentru detașamentele de intervenție în operatiile de stabilitate și elementele de conducere a acestora din cadrul structurii de forte din județul Vrancea.

În proiectarea practică a rețelelor s-au considerat o serie de cerințe tehnice riguroase care vor fi amintite pe parcursul lucrării, în momentul implementării. Softul utilizat cu precădere în proiectarea rețelei dislocabile TETRA este Radio Mobile versiunea 11.6.5.

Obiective

Principalele obiective ale acestei lucrari sunt:

proiectarea si planificarea sistemului de comunicatii in tehnologie TETRA;

proiectarea si planificarea sistemului de comunicatii de mare capacitate si interconectarea acestuia la CNC Cluj;

Analiza modulatiilor 16QAM si 64QAM si identificarea celui mai eficient tip de modulatie in functie de nevoia avuta

Proiectarea sistemului

Pentru proiectarea rețelei TETRA am folosit ca model echipamente specifice produse de firma MOTOROLA. Astfel stația de bază este model Motorola MST4 iar stația mobilă folosită ca model este de tipul Motorola MTP 850 S.

Stația de bază MTS4

Reprezintă unul dintre cele mai recente modele de stații de bază produse de firma Motorola (https://www.motorolasolutions.com/en_xu/products/tetra/infrastructure/tetra-base-stations/mts4.html#tabproductinfo), fiind utilizată în infrastructuri de rețele ce au la bază tehnologia TETRA, având dimensiuni reduse, eficiență mărită a puterii de transmisie, dar și costuri de operare mai scăzute față de versiunile anterioare.

Figura 3.7 Stația de bază MTS4

Principalele caracteristici radio ale acestei statii sunt prezentate in tabelul urmator:

Tabelul 3.6 Caracteristici radio ale MTS4

Antene ale stației de bază MTS4

Pentru realizarea acoperirilor impuse, se vor utiliza trei tipuri de antene pentru stația de bază MTS4:

– Antena omnidirecțională SM300

– Antena Yagi TLY 380-470 10

– Antena Corner SV302 HF1SNM

Figura 3.4. Antena omnidirecțională SM300

Figura 3.5. Antena Yagi TLY 380-470 10

Figura 3.5 Antena Corner SV302 HF1SN

Tabelul 3.7 Principalele caracteristici ale antenelor pentru stația de bază MTS4

Stația mobilă MTP 850 S ce va fi utilizată în simulări este prezentată în tabelul 3.8. Caracteristicile tehnice sunt prezentate în tabelul 3.3.

Figura 3.8 Stația mobilă MTP 850 S

Tabelul 3.8 Principalele caracteristici ale stației mobile MTP 850 S

Conform http://www.w4rp.com/ref/coax.html, am ales tipul de cablu coaxial RF-9913, care prezintă cel mai mic nivel al atenuării pe unitatea de lungime, adică 0,08 dB/metru.

Pe baza datelor anterioare, se va începe setarea parametrilor rețelei TETRA, ale sistemelor și unităților utilizate, conform tabelelor 3.6, 3.7 și 3.8.

2.2.2. Calculul capacității de trafic

Statii mobile vor deține:

comandantul si loctiitorul S.F.;

directorul comandamentului si fiecare sef de birou;

comandantul detasamentului si loctiitorul acestuia;

fiecare commandant de grupa va avea cate doua statii mobile.

Conform organigramei, fiecare detașament va avea 8 statii mobile plus 2 rezerve, iar comandamentul va avea 9 statii plus 2 de rezerva. În total, forța de stabilitate va deține 59 de telefoane mobile, active în același timp. Presupunând că toți ar utiliza telefoanele deodată, ceea ce este aproape imposibil, ar rezulta aproximativ 30 de conversații/canale necesare. Stația de bază BS-241 echipată cu un rack poate gestiona 24 de canale simultan, ceea ce reprezintă 80% din numărul maxim de canale necesare, presupunând că toți vorbesc la telefon în același timp. Astfel se ajunge la concluzia că o stație de bază echipată cu un rack este suficientă pentru forța de stabilitate, însă desfășurarea trupelor pe toată suprafața județului face imposibilă utilizarea unei singure stații de bază. Numărul de stații de bază se va alege astfel încât sa existe o acoperire cât mai mare a județului Vrancea.

2.3. Proiectarea rețelei în Radiomobile și verificarea acoperirii radio a județului Vrancea

Pentru implementarea rețelei am parcurs următorii pași:

Crearea unei noi rețele de lucru se face accesând meniul File/New networks și în fereastra nou apărută New net Initialization se vor completa numărul de rețele, numărul de unități și numărul de sisteme ce se preconizează a se folosi în continuare (se recomandă să se folosească numărul maxim de valori admis de program).

Se accesează meniul File/Network properties și în fereastra nou apărută, în submeniul Parameters, am completat campurile cu următoarele valori:

Figura 4.4. Stabilirea parametrilor retelei Tetra Vrancea

Tabelul 4.4 Rețeaua TETRA utilizată pentru acoperirea radio

Rețelele proiectate sunt denumite intuitiv TETRA Vrancea.

În submeniu Topology am ales ca topologie a fost ales modul Voice net (Command/Subordinate/Rebroadcast).

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor topologiei

În submeniul Systems am definit următoarele tipuri de sisteme, care vor fi associate stațiilor de bază TETRA, astfel:

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor sistemului SB Tetra omni

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor sistemului SB Tetra yagi

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor sistemului SB Tetra corner

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor sistemului SM Tetra

Tabel 1.1 – Caracterisitici sisteme Tetra

În submeniul Style, în vederea satisfacerii cerinței utilizatorului de 90% disponibilitate a legăturii mediul de propagare se modelează cu ajutorul modelului statistic Ricean cu k=10 dB”. În acest fel marginea de fading devine 10 dB, element cantitativ obligatoriu de introdus în cadrul softului de simulare.

Figura 3.12 Stabilirea modelului de propagare și a modalității de vizualizare a calității legăturilor radio

Calitatea legăturilor radio între stația de bază si abonatul mobil va putea fi apreciată grafic, astfel:

– culoarea verde semnifică faptul că legătura este bună și nu este afectată de fading.

– dacă linia este galbenă, legătura este afectată de fading

– culoarea este roșie indică lipsa legăturii radio

În submeniul Members, am creat membrii (stațiile de bază) care vor compune rețeaua TETRA, și cărora le-am dat denumirii după locul de dispunere, astfel: SB AR 1, SB AR 1.1, SB AR 2, etc. De asemenea am creat un abonat mobil cu denumirea SM. Pentru fiecare stație de bază a rețelei se vor stabilii următoarele:

rolul (Command pentru SM și Subordinate pentru celelalte stații de bază)

sistemul (prin asocierea acestuia cu cele construite în tab-ul Systems)

înălțimea antenei (implicit se va considera înălțimea setată la sistem 40m pentru statiile de baza si 1.5m pentru statia mobila)

azimutul și elevația antenei.

Figura 3.13 Stabilirea membrilor rețelelor Tetra și a caracteristicilor acestora

Se amplasează, pe rând, fiecare stație de bază. Amplasarea se realizează din meniul File / Unit properties. Se selectează unitatea (stația), se denumește corespunzător (ex. SB AR 1, SB AR 1.1, SB AR 2, SB AR 2.2) și se amplasează în poziția dorită. Locul de amplasare se dorește a fi pe poziție dominantă astfel încât să asigure o acoperire cât mai bună. Pentru identificarea pozitiei dominante, am folosit unealta Find peak elevation, unealta ce gasestea automat cea mai inalta pozitie dintr-o arie selectata in prealabil.

În vederea acoperirii întregii zone cu servicii și în mod special a tuturor localităților unde subunitățile de intervenție execută misiuni, s-au stabilit o serie de locații unde să fie amplasate stații de bază respectiv sistemele anterior descrise. În acest fel tabelul 3.6 redă integral membrii rețelei TETRA Vrancea.

Tabelul 3.6 Membrii rețelelei TETRA

FIGURA. X.Y – Harta SB

2.3.2. Acoperirea radio a județului Vrancea

Pentru a verifica acoperirea radio a județului Vrancea, se va simula mai întâi, cu programul Radiomobile, acoperirea polară a fiecărei stație de bază în parte, pe o rază de 30 km, utilizând ca stație mobilă unitatea numita SM, după care, se va realiza o acoperire carteziană care v-a analiza acoperirea întregului județ. În funcție de marginea de fading aleasă, harta se va colora în verde, galben și roșu. Acoperirile polare ale stațiilor de bază sunt prezentate în figurile de mai jos:

Figura 2.11. Acoperirea polară a stațiilor SB AR 1 si SB AR 1.1

Figura 2.11. Acoperirea polară a stațiilor SB AR 2 si SB AR 2.1

Figura 2.11. Acoperirea polară a stațiilor SB AR 3 si SB AR 3.1

Figura 2.11. Acoperirea polară a stațiilor SB AR 4 si SB AR 4.1

Acoperirile polare analizează fiecare stație de bază în parte, cu antena aferentă acesteia. Pe de alta parte, acoperirea carteziană va îngloba toate aceste acoperiri și va realiza o acoperire a întregului județ, folosind ca stații fixe stațiile de bază și ca stație mobilă același unitate SM. În urma simulării acoperirii carteziene, vom putea vedea acoperirea de ansamblu pe care rețeaua noastră Tetra o are pe suprafața județului Vrancea.

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor pentru acoperirea carteziana a judetului Vrancea

Figura 3.17 Acoperirea carteziană a judetului Vrancea

La nivelul județului se poate observa că există o acoperire destul de bună. Acoperirea este foarte bună în zonele mai joase și mai slabă în zonele de deal și munte ale județului Vrancea(vestul judetului). Puține zone au rămas în care semnalul nu ajunge, în special cele vestice, însă în principalele zone aglomerate si drumuri publice, unde se vor desfășura principalele operații de stabilitate, semnalul este bun.

ACOPERIREA DRUMURILOR EUROPENE ȘI NAȚIONALE DIN JUDEȚELE VRANCEA

În continuare am realizat analiza de acoperire a drumurilor europene și naționale prin apelarea la instrumentui de calcul a acoperirii rutelor (Tools-Radio coverage- Route), pentru Worst case și pasul de măsurare de . Stațiile de bază au fost setate pe rând unități centrale iar stația mobilă este cea care se deplasează pe toate drumurile conform traseului stabilit (conform fișierelor: drumuri.plt ).

Figura 4.5. Stabilirea parametrilor pentru acoperirea drumurilor judetului Vrancea

Rezultatele semnificative obținute privind acoperirea drumnurilor naționale se observă în figurile următoare:

Figura 4.5. Acoperirea drumurilor SB AR 1

Figura 4.5. Acoperirea drumurilor SB AR 2

Figura 4.5. Acoperirea drumurilor SB AR 4

Imaginile de mai sus ne arată faptul că drumurilor sunt acoperite in aria de responsabilitate in care sunt amplasate, existând doar mici porțiuni unde se poate să fie probleme de neacoperire, mai ales în zona muntoasă a județului Vrancea.

PROIECTAREA REȚELEI DE TRANSPORT DE MARE CAPACITATE UTILIZÂND RADIO MOBILE

Pentru interconectarea centrelor în care sunt amplasate comandamentele detașamentelor forțelor de sprijin, implicit a stațiilor de bază, cu Centrul Național de Coordonare (CNC) situat în localitatea Cluj-Napoca, se va realiza o rețea radioreleu de mare capacitate. Echipamentele radioreleu se vor amplasa pe aceeași piloni pe care sunt antenele stațiilor de bază ale rețelei Tetra Vrancea pentru FS. Rețeaua de mare capacitate se va proiecta astfel încât să existe cel puțin două căi de legătură între oricare două stații de bază. Inălțimea antenelor pentru stațiile radio va fi de maxim 35 metri. Marginea de fading se va stabili pentru probabilitatea de disponibilitate a legăturii (90%) considerându-se că mediul de propagare poate fi modelat cu modelul statistic Ricean cu k= 10 dB.

Astfel, în proiectarea rețelei de transport dintre SB s-a apelat la un sistem tehnic de comunicații alcătuit din echipamentul Harris RF-7800W și accesoriile acestuia (antene, cabluri de legătură, conectori specifici). Se vor utiliza stațiile radio Harris RF-7800W (figura de mai jos) care se conectează cu antene cu reflector parabolic.

Figura 4.1 Stația radio RF-7800W Figura 4.2 Antena AT203

Tabel 4.1 Parametri de lucru ai stației radio RF-7800W

Înainte de a realiza direcțiile radioreleu dintre stațiile de bază din județul Vrancea și stația de bază a CNC din Cluj-Napoca, se va implementa o rețea de probă(Backbone), cu ajutorul căreia se vor analiza toate legăturile posibile, între oricare două stații de bază, inclusiv cea a CNC. Pentru aceasta se vor utiliza antene de probă, omnidirective, care dețin aceleași caracteristici ca și antenele directive AT203, cu ajutorul cărora se vor realiza direcțiile reale radioreleu. Scopul rețelei de probă este acela de a testa sistemele ce urmează a fi folosite pentru rețeaua de mare capacitate, în vederea identificării posibilelor probleme și rezolvării acestora. De asemenea, cu ajutorul rețelei de probă se va calcula și câte stații de retranslație sunt necesare pentru a interconecta forța de stabilitate din județul Vrancea cu Centrul Național de Coordonare de la Cluj-Napoca.

Parametrii rețelei de probă sunt în concordanță cu stația prezentată mai sus, cu excepția că antenele au fost setate omnidirective, după cum s-a stabilit. Membrii rețelei de probă sunt aceiași ca și în cazul rețelei Tetra pentru SF, fără stația mobilă, utilizându-se practic aceiași piloni pentru ambele rețele. În plus, avem stația de bază din Cluj-Napoca care trebuie să fie conectată cu minim două stații din județul Vrancea, după cum s-a impus a avea minim două legături pentru oricare stație de bază.

Tabel 4.2 Configurare parametri rețelei Backbone

Fig.2.13. Parametrii rețelei Backbone

Pentru aceasta retea s-a folosit urmatorul sistem:

Tabelul 4.3 Sistem utilizat pentru realizarea legăturilor în rețeaua Backcone

Figura 2.21. Parametrii sistemului RF-7800W + omni

Deoarece antenele stațiilor de bază din rețeaua Tetra pentru FS au fost amplasate la o înălțime de 40 de metri pe piloni, s-a stabilit ca antenele rețelei radioreleu să se amplaseze la o înălțime de 35 de metri pe piloni, pentru a evita suprapunerile și pentru a efectua un studiu cât mai realist.

Legăturile posibile ce se pot realiza în rețeaua Backbone la nivelul judetului Vrancea se pot vizualiza în imaginea de mai jos:

Figura 2.21. Rețeaua de mare capacitate și posibilele legături dintre noduri din județul Vrancea

Figura 2.23. Rețeaua de mare capacitate și posibilele legături dintre noduri cu CNC Cluj

Pentru a realiza legătura dintre CNC și forța de stabilitate au fost necesare 6 stații de retranslație, după cum se poate observa în figura 2.23. Stațiile de retranslație s-au amplasat în așa fel încât fiecare să aibă minim două căi de legătura cu alte stații din rețea, astfel toate stațiile din rețea au minim două legături, după cum s-a impus de la început.

Pentru realizarea rețelei radioreleu de mare capacitate reală, se vor elimina cele mai slabe legături din rețeaua de probă, însă condiția ca fiecare stație să aibă minim două legături rămâne valabilă. Se va construi un sistem identic cu cel de probă, dar care va conține antena directivă AT203 din completul stației Harris RF-7800W, care prezintă următoarea caracteristică de radiație:

Figura 2.24. Caracteristica de radiație a antenei AT203 din completul stației Harris RF-7800W

2.4.2. Construirea rețelei radioreleu de mare capacitate și analiza direcțiilor radio

Se trece la construirea direcțiilor radio prin care se vor interconecta stațiile radio Harris RF-7800W două câte două, formându-se astfel rețeaua radioreleu de mare capacitate. Caracteristicile sistemului sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Tabelul 4.3 Sistem utilizat pentru realizarea legăturilor în rețeaua de mare capacitate

In continuare va fi prezentat tabelul cu direcțiile rețelei radioreleu de mare capacitate:

S-au construit 9 direcții în județ, iar fiecare stație de bază are minim 2 legături. Nu au fost necesare puncte de retranslație, toate legăturile stabilite fiind viabile. Pentru fiecare direcție s-a folosit sistemul pentru antene cu reflector parabolic, acestea fiind directive și eficiente în transmisia semnalelor radio. Rețeaua radioreleu finală a județului este prezentată în imaginea de mai jos:

Fig.2.15. Rețeaua radioreleu a județului Vrancea

În continuare, se urmează aceeași pași în realizarea legăturilor radioreleu cu CNC-Cluj Napoca.. S-au stabilit 9 direcții radioreleu pornind pe 2 căi principale în cazul în care una din căi este indisponibiă. În imaginea de mai jos este prezentată rețeaua radioreleu finală pornind de la județul Vrancea până la Stația de bază din Cluj Napoca.

Fig.2.16. Rețea radioreleu finală

Presupunând că oricare din direcții ar fi indisponibilă la un moment dat, legătura ar putea fi reluată pe celelalte căi fără probleme. Sțațiile radioreleu au fost amplasate la cote suficient de înalte pentru Line-of-Sight și la o înălțime de 35 m. S-a încercat pe cât posibil economisirea resurselor prin amplasarea a cât mai puține puncte de retranslație. De asemenea, nu s-au pus probleme de modificare a parametrilor sistemelor, rețeaua funcționând foarte bine la parametrii stabiliți. Pentru o analiză mai amănunțită s-a luat în considerare fiecare direcție cu ajutorul opțiunii RadioLink care studiază profilul legăturii, iar din profilele studiate s-a ales legătura cea mai bună pentru crearea direcțiilor radioreleu.

În exemplele următoare sunt afișate câteva direcții cheie pentru prezentarea profilului legăturilor, atât de pe teritoriul județului, cât și din legătura radioreleu către Cluj Napoca:

Fig.2.17 Direcția dintre SB AR 1.1 si SB AR 2.1

Fig.2.17 Direcția dintre SB AR 3 si SB AR 2

Fig.2.17 Direcția dintre Rd Rl 2 si Rd Rl 4

Fig.2.17 Direcția dintre Rd Rl 2 si Rd Rl Cluj

2.5. Concluziile privind proiectarea rețelelor pentru forțele de stabilitate, în Radiomobile

Având în vedere destinația forței de stabilitate, care a fost dislocată în județul Vrancea, rețelele s-au realizat astfel încât să se obțină o acoperire cât mai mare pe întreaga suprafață a județului. Teritoriul a fost divizat în patru zone de operații, care au fost repartizate detașamentelor forței de stabilitate. Stații de bază s-au amplasat în fiecare fâșie, pe cele mai înalte cote din acele regiuni pentru o vizibilitate cât mai bună între stația de bază și stațiile mobile. Nu a fost necesară distribuția statiilor mobile pentru tot personalul detașamentului, având în vedere organizarea forțelor pe grupe și echipe s-a ajuns la concluzia că este suficient ca personalul aflat în funcții de comandă să primească un telefon.

Deși o stație de bază era suficientă pentru numărul de abonați care utilizează rețeaua, din considerente de acoperire radio s-au amplasat opt stații de bază care oferă o disponibilitate maximă forței de sprijin. Suprafața județului Vrancea este acoperită de semnal radio în proporție de aproximativ 90% conform analizei carteziene efectuate. Principalele zone aglomerate și urbane, unde se vor desfășura trupele și se vor organiza principalele operațiuni de stabilitate sunt acoperite din punct de vedere radio. Zona cea mai defavorizată din punct de vedere al acoperii radio este cea vestică, însă acest lucru este cauzat de relieful de dealuri si munte. Drumurile sunt de asemenea acoperite în zonele importante de lângă localități, unde se vor organiza puncte de verificare trafic, patrule și deplasări.

Următoarea etapă a constat în construirea unei rețele radioreleu de mare capacitate, care să interconecteze cele opt stații de bază din județul Vrancea între ele și totodată să conecteze întreaga rețea cu stația de bază a Centrului Național de Coordonare a Forțelor de Stabilitate, dispus în localitatea Cluj-Napoca. Echipamentele folosite sunt cele din familia de stații Harris, Falcon III, care prezintă un nivel ridicat de performanță și de flexibilitate. În interiorul județului s-au obținut noua direcții radioreleu, iar pentru interconectarea cu CNC au fost necesare noua stații de retranslație, care posedă aceleași caracteristici ca și stațiile radioreleu din interiorul județului. Astfel s-a ajuns la un număr de optsprezece direcții radioreleu în total și s-a îndeplinit condiția ca fiecare stație sa aibă minim două legături cu alte stații din rețea, pentru a nu se bloca rețeaua în caz că o stație cedează sau se defectează.

În concluzie, conform celor prezentate mai sus se poate afirma că cele două rețele destinate forței de stabilitate au fost realizate cu succes, fiind capabile să gestioneze toate operațiunile care urmează a fi duse în regiunea județului Vrancea.

CAPITOLUL 3. CALCULUL RAPORTULUI SEMNAL/ZGOMOT AL REȚELEI TETRA PENTRU FORȚA DE STABILITATE ȘI ANALIZA MODULAȚIEI 16QAM si 64QAM

3.1. Calculul SNR pentru rețeaua Tetra a forței de stabilitate

Calculul se va efectua utilizând parametrii sistemului stației de bază cu antenă omnidirectivă, acesta având cel mai mic câștig al antenei se poate deduce că va prezenta cel mai mic SNR. Celelalte sisteme, fiind mai performante din punct de vedere al câștigului antenelor, nu impun probleme cu privire la BER sau raportul SNR. În tabelul de mai jos sunt prezentate principalele caracteristici ale sistemului, necesare pentru calculul SNR-ului:

Stația de emisie este reprezentată de o stație de bază cu antenă omnidirectivă, iar stația de recepție este reprezentată de stația mobilă care utilizează tot antenă omnidirectivă. Principalele caracteristici s-au dat în conformitate cu capitolul teoretic. Factorul de zgomot a fost ales cel standard de 10dBW. În calculul SNR s-a considerat legătura ca fiind LOS și că stația mobilă se află la maximul distanței. În funcție de aceste valori se va calcula raportul semnal/zgomot, care va fi utilizat ulterior în alte aplicații precum BERTool din Matlab și WinIQSIM 2 pentru analize și interpretări. Principalele relații care vor fi calculate pentru aflarea SNR-ului sunt (1), (2), (3) și (4) prezentate mai jos:

SNR[dB] = [dBW] – N[dBW], unde: (1)

– puterea la recepție;

N – zgomotul.

După care se calculează fiecare componentă separat, astfel:

𝑃𝑟[dBW] = 10lg(𝑃𝑒) + 10lg(𝐺𝑒) + 10lg(𝐺𝑟) – 𝐿𝑓[dB], unde: (2)

𝐿𝑓 – pierderile de putere în canal.

𝐿𝑓 = 20lg(D) + 20lg(f) + k, unde: (3)

K – constanta FSPL (Free Space Path Loss), care atunci când frecvența este măsurată în MHz și distanța în km, are valoarea de 32,45.*

N[dBW] = 10lg(𝑘𝐵·T·B) + 10lg(F), unde: (4)

𝑘𝐵 – constanta lui Boltzmann, care are valoarea 1.38·;

T – temperatura în grade Kelvin. Se va alege o temperatură de 300° K = 26.8° C.

Astfel, se trece la calculul propriu-zis prin înlocuire. Din relația (3) se obține:

𝐿𝑓 = 20lg(30) + 20lg(400) + 32.45

𝐿𝑓 =113,85 dB

Din relația (4) se obține:

N = 10lg(1.38··300·5·) + 10lg(10)

N = – 126.84 dBW

Din relația (2) se obține:

𝑃𝑟 = 10lg(40) + 10lg(2.1) + 10lg(2.1) – 113.85

𝑃𝑟 = – 91.38 dBW

În cele din urmă, înlocuind rezultatele în formula (1) se obține SNR-ul:

SNR = -91.38 – (-126.84)

SNR = 35.46 dB

S-a obținut un SNR bun, de 35,46 dB. Toate aceste calcule s-au efectuat considerându-se că între stația de bază și cea mobilă există LOS (Line-Of-Sight), și că stația mobilă nu se află în zona urbană aglomerată. Astfel, se consideră că acesta este cazul ideal. Însă după cum s-a specificat în capitolul 2, forța de stabilitate va conduce majoritatea operațiunilor de stabilitate în principalele orașe din județ, unde aglomerația și clădirile înalte vor determina o creștere semnificativă a atenuărilor. În consecință, se va calcula SNR-ul atunci când legătura se realizează într-o zonă urbană, cu atenuări mari, utilizându-se modelul Hata.7 Relațiile matematice rămân aceleași, cu excepția relației (3), referitoare la pierderile pe canal. Conform modelului Hata, această relație se calculează astfel:

𝐿𝑢 = 69.55+26.16·lg(f)–13.82·lg()- +[44.9–6.55·lg()] ·lg(D), unde: (5)

𝐿𝑢 – pierderile pe canal când legătura are loc în mediul urban;

– înălțimea stației de bază, în cazul nostru 40 metri, conform tabelului 2.5;

– factorul de corecție al înălțimii antenei.

Factorul de corecție al înălțimii antenei se calculează cu formula:

= 3.2· – 4.97, unde:

– înălțimea stației mobile, adică 1.5 metri conform tabelului 2.5.

Formula (6) este valabilă doar atunci când frecvența legăturii este cuprinsă între 200 MHz și 1500 MHz, condiție care este îndeplinită de legătura noastră.

Se trece la înlocuire pentru aflarea noilor valori. Se va începe cu relația (6):

= 3.2· – 4.97

= -0.0009

După cum se observă, factorul de corecție al înălțimii antenei este extrem de mic. În continuare se calculează relația (5):

𝐿𝑢 = 69.55+26.16·lg(400)–13.82·lg()+0.0009 +[44.9–6.55·lg()] ·lg(30)

𝐿𝑢 = 166.29

Pentru a afla noua putere la recepție, se va înlocui în relația (2) 𝐿𝑓 cu 𝐿𝑢, obținându-se:

𝑃𝑟 = 10lg(40) + 10lg(2.1) + 10lg(2.1) – 166.29

𝑃𝑟 = -143.82 dBW

Astfel, noul SNR urban va fi aflat prin recalcularea relației (1), zgomotul (N) rămânând același:

= -143.82 – (-126.84)

= – 16.98

După cum se poate observa, raportul semnal/zgomot a scade destul de puternic când vine vorba de zone urbane aglomerate, acesta ajungand la valori negatice.