Figura 1. 1G to 4G Evolution [302256]

CUPRINS

Summary

Introduction

In this paper we presented aspects of the third generation (3G) mobile network and Long Term Evolution (LTE) networks, which are mainly due to the increasing demand for user services. determined the leap from the basic base structure, 2G networks, to 3G or 3G +, and 4G LTE, respectively, both in terms of the physical architecture of the network and the equipment they incorporate.

Figura 1. 1G to 4G Evolution

3G networks were introduced in 1998 and represent the third generation of this series. 3G has launched much faster speeds so you can use your mobile phone in a [anonimizat]. Like 2G, 3G has evolved in 3.5G and 3.75G, as more features have been introduced to bring 4G.

– The maximum 3G speed is estimated at about 2 [anonimizat] 384 Kbps for moving vehicles. The maximum theoretical speed for HSPA + is 21.6 Mbps.

The fourth generation of networks is called 4G, which was launched in 2008. [anonimizat] 3G mobile, HD, videoconferencing, 3D television and other things.

-The maximum speed of a 4G network is 100 Mbps or 1 Gbps for reduced mobility.

[anonimizat], 2G networks, to 3G or 3G +, respectively 4G LTE, both in terms of the physical architecture of the network and the equipment they incorporate. In the first part of this paper we outline the image of the 4G mobile network based on the Universal Mobile Telecommunications System UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) [anonimizat]. [anonimizat] a brief introduction to the technology used as a whole.

3G technology works in the band:

900 MHz

2100 MHz

Emphasis is placed on 4G [anonimizat]:

2100 MHz for LTE FDD

2600 MHz for LTE TDD

Software

The specific program used by NOKIA to configure the equipment is BTS SITE MANAGER and ZTE's [anonimizat]. Even if these two programs have the same use they are very different as an interface.

ZTS's BTS Site Manager and ZTE Local Maintenance Terminal are tools that are especially used to: – Commissioning

Figure 2. Commissioning

RF Design

Radio Frequency (RF) design includes a number of parameters that need to be considered when implementing the telephony site.

In RF (Radio Frequency) [anonimizat]:

4G Technology – [anonimizat]

3G Technology

We will begin by reviewing the 4G FDD – NOKIA parameters:

[anonimizat] (FDD) and is a method for establishing a full duplex communication link that uses two different radio frequencies for the operation of the transmitter and the receiver. The FDD function normally assigns to the transmitter and receiver different communication channels. A [anonimizat]. The transmission direction and reception frequencies are separated by a defined frequency offset.

Figure 3. Frequency-Division Duplexing (FDD)

The versatility of 2G, 3G, 4G installation between GSM (Global System for Mobile Communications) and UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) is the diversity of equipment installation. To get a little bit back on the technology used in the past and have a starting point, I want to talk about the FEEDER cables. This is a RF coaxial cable type (Radio Frequency) that uses a high-performance polyethylene isolation technology to minimize signal loss with excellent electrical characteristics such as low damping coefficient and reflection coefficient. It is used in many applications where it is necessary to transfer the radio frequency energy from one point to another, such as the main power station for mobile base stations, the building distribution system and the antenna feed lines of the various communication systems without thread

Each vendor has its specific configuration program. In this situation, our phone site uses only technology from NOKIA and ZTE but we can also have it from HUAWEY.

On this telecommunication site we have two vendors, namely ZTE and NOKIA, which are responsible for the four technologies running simultaneously, namely:
• 3G in the 900 – Voice band
• 3G in the 2100 band – Voice and Data
• 4G in the 2100 band – FDD (Frequency Division Duplex)
• 4G in the 2600 band – TDD (Time Division Duplex)

Stadiul actual

GSM este prescurtarea de la Global System for Mobile Communications. Această denumire a fost primită ulterior, cea inițială fiind în limba franceză – Groupe Special Mobile. GSM este cel mai popular standard internațional de telefonie mobilă. Bazele sale au fost puse în 1982 când la Conferința Europeană a serviciilor de Poștă și Telegraf s-a decis crearea gruplui menționat mai sus. Acesta urma să creeze un standard pentru telecomunicații mobile din Europa. În 1987 a fost semnat un memorandum de 13 țări care se angajau să dezvolte un sistem de telefonie mobilă comun pe întreg continentul.

Dacă rețelele GSM (Global System for Mobile communications) nu ar exista , telefoanele noastre mobile ar fi inutile .

Figura 4 . Antenele GSM devin tot mai comune in mediul urban

Ceea ce astăzi folosim atât de des și ni se pare o banalitate este de fapt o tehnologie complexă și care s-a dezvoltat semnificativ în ultimele două decade.

Figura 2 . Evoluția in timp a tehnologiilor mobile ( GSM )

Prima tehnologie și anume 1G a fost introdusă la inceputul anilor 1980 . Aceasta era o tehnologie analogică , avant caliatatea vocii mare , fără prea multă siguranță iar uneori chiar cu apeluri abandonate .

-Viteza maximă de 1G era de 2,4 Kbps .

Telefoanele mobile au simțit primele trecerea la cea de-a doua tehnologie 2G . Acest salt , de la 1G la 2G , a avut loc in anul 1991 , in Finlanda prin trecerea de la analog la digital . Tehnologia 2G a introdus criptarea apelului și a textului dar și servicii de date ca de exemplu SMS , mesaje illustrate si MMS .

Desi 2G a inlocuit 1G , dar este ilnocuit si el de tehnologiile descrise mai jos , acesta mai este încă folosit in întreaga lume .

– Viteza maximă de 2G cu serviciul general de pachete radio (GPRS) este de 50 Kbps sau 1 Mbps cu rate de date îmbunătățite pentru GSM Evolution (EDGE).

Pentru a nu se face foarte rapid trecerea de rețelele wireless de la 2G la 3G , un standard intermediar au fost rețelele 2,5G și 2,75G . 2,G a introdus o tehnologie noua de comutare a pachetelor , care s-a dovedit mult mai eficintă față de cea anterioară .

Lucru acesta a codus la 2,75G , care ofera o creștere teoretică a capacitații .

Rețelele 3G au fost introduse în 1998 si reprezintă a treia generație din aceasta serie . 3G a inaugurat viteze mult mai rapide , astfel încât să se poate folosi telefonul mobil în mai multe modalități , ca de exemplu apeluri video și internetul mobil . La fel ca 2G, 3G a evoluat în 3.5G și 3.75G, deoarece au fost introduse mai multe caracteristici pentru a aduce 4G.

-Viteza maximă a 3G este estimată la aproximativ 2 Mbps pentru dispozitivele care nu se mișcă și 384 Kbps pentru vehiculele în mișcare. Viteza maximă teoretică pentru HSPA + este de 21,6 Mbps.

Cea de-a patra generație de rețele este numită 4G, care a fost lansată în 2008. Acesta susține accesul la Internet mobil, cum ar fi televiziunea mobilă televiziunea mobilă 3G, HD, videoconferințele, televiziunea 3D și alte lucruri.

-Viteza maximă a unei rețele 4G este de 100 Mbps sau de 1 Gbps pentru mobilitate redusă.

Cerintele utilizatorilor fiind , din ce în ce mai mari se doresc tehnologii foarte bune pentru a putea satisface orice nevoie . Deaceea folosim ultimele două generații , si anume :

Tehnologia 3G

Serviciile 3G au capacitatea de a transfera simultan două tipuri de informații: voce (o convorbire telefonică) și non-voce, ca de exemplu transfer de date: de poștă electronică, mesaje instante sau și pagini de web. 3G nu folosește aceleași frecvențe radio ca 2G, necesitând în majoritate rețele noi și autorizații noi de funcționare. Doar în Statele Unite ale Americii operatorii de telefonie încep să utilizeze 3G pe frecvențele vechi ale generației 2G, introducând treptat noua tehnologie.

Tehnologia 3G , lucrează in banda de :

900 MHz

2100 MHz

Tehnologia 4G

Acesta numele generației a patra de tehnologie telefonică mobilă, aceasta fiind succesoarea 3G. Un sistem 4G oferă internet mobil de mare viteză. De acest sistem pot beneficia laptopurile cu o conexiune prin modem USB fără-fir, smartphonurile și alte sisteme mobile. Aplicațiile compatibile includ televiziunea mobilă high-definition, televizunea 3D, sistemele pentru conferinte video. Recent noile sisteme de operare mobile: Android, iOS, Windows Phone intră în categoria 4G .

În cele ce urmează se pune accentul pe tehnologia 4G LTE , acesta lucrează in banda de:

2100 MHz pentru LTE FDD

2600 MHz pentru LTE TDD

Pentru a deveni puțin mai familiarizați vom trece in revistă o incadrare , in tehnologie .

Vornind de LTE 4G in 2100

Tabelul 1 . Generalități tehnologia 4G in 2100 , FDD

Fundamentare teoretică

Arhitectura de rețea la nivel înalt a LTE

Arhitectura de rețea la nivel înalt a LTE cuprinde următoarele trei componente principale :

User Equipment (UE)

Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN)

The Evolved Packet Core (EPC)

Proiectul ce urmeaza a fii prezentat , are ca si obiect , descrierea interconectarii UE cu E-UTRAN , adica cu stațiile de baza ( Node B ) .

Figura 3 . Comunicarea dintre EU cu E-UTRAN

Comunicarea dintre cele doua componente , se face prin unde radio ( Uu ) .

Arhitectura rețelei de acces terestru radio UMTS (E-UTRAN) a fost ilustrată mai jos.

Figura 4 . Arhitectura unei rețele UMTS

E-UTRAN se ocupă de comunicațiile radio între mobilul și nucleul de pachete evoluat și are doar o componentă, stațiile de bază evoluate, numite eNodeB sau eNB . Fiecare eNB este o stație de bază care controlează telefoanele mobile în una sau mai multe celule. Stația de bază care comunică cu un dispozitiv mobil este cunoscută sub denumirea de eNB de difuzare.

LTE Mobile comunică cu o singură stație de bază și o celulă la un moment dat și există următoarele două funcții principale suportate de eNB:

Echipamentul eBN trimite către toate telefoanele mobile și primește transmisii radio folosind funcțiile de procesare a semnalelor analogice și digitale ale interfeței de aer LTE.

Sistemul eNB controlează funcționarea la nivel scăzut a tuturor telefoanelor mobile, trimițându-le mesaje de semnalizare, cum ar fi comenzile de predare.

Fiecare eBN se conectează cu EPC prin intermediul interfeței S1 și poate fi conectată și la stațiile de bază din apropiere prin interfața X2, care este utilizată în principal pentru semnalizare și redirecționare a pachetelor în timpul predării .

Schemă bloc

Figura 5. Schemă bloc

FSMF – Modul sistem de 900 ( 3G , 4G ) si 2100 ( 3G , 4G ) – Node B – Statia de baza

FSMF – Modul sistem de 900 ( 3G ) si 2100 ( 3G )

BB-ZTE – Node B – statia de baza ZTE

FRGU – 3G , 4G

FXDB – 900 ( 3G )

FRGF – 2100 ( 3G )

Pornind să vizionam schema bloc din partea stanga unde avem stația de baza pentru NOKIA denumita simbolic FSMF , FSME iar sub aceste stații de baza NOKIA avem stația de baza de la ZTE ( BB-ZTE BPL1) care deserveste tehnologia 4G .

Stațiile de baza NOKIA si ZTE se leaga de modulele de RF ( radio frecvența ) .

Conectarea intre stațiile de baza si modulele de radio frecvență se face prin canal adică prin FO ( fibră optică ) . Din modulele de radio frecvență RF informația ajunge la antene care , in cazul nostru formează un sistem .

Sistemul de antene este format din cinci sectoare , fiecare sector având montată antena coresponzătoare . Tipurile de antene folosite la realizarea acestui site sunt 80010664 (mică , mare) , ADU451712v01 , doua antene 80010486v01 fiecare pentru o anumita banda de frecvența , 80010664 , doua antene ADU451503 pentru benzile de frecvență de 2100 , 2100 LTE si 900 , 2600 MHz .

Sectorul unu , are o antena , de tipul 80010664 KATHREIN , având ca și identitate (Cell id) numarul 15301 . Antena folosește trei tehnologii si anume 4G in 2100 – 2100 MHz LTE , 3G in 900 MHz și 2600 4G . Înclinația electrică a antenei pe fiecare tehnologie este de -4˚ , -4˚ , -11˚ , -4˚ iar înclinația mecanica este 0˚ . Azimutul este unghiul în plan orizontal format de planul meridianului unui loc cu planul vertical care trece prin locul respectiv și printr-un punct de referință. care este de 20˚.

Sectorul doi este alcătuit dintr-o antena de tip ADU451712v01 HUAWEI , care folosește trei tehnologii 4G in 2100 – 2100 LTE , 3G – 900 și 2600 MHz , avand azimutul de 160˚ . Înclinația antenei difera , de la o tehnologie la alta in cazul acestei antene pe frecvcvența de 2100 si 2100 LTE avem o înclinație de -4˚ , la banda de 900 MHz înclinația este de -3˚ iar în banda de 2600 MHz avem o înclinație a antenei de -3˚ , înclinația mecanică lipsește adică este 0˚ .

Pe sectorul trei , avem două antene 80010486v01 KATHREIN , aceasta este o antena duală care știe atat tehnologii 3G care sunt cuprinse intre 790 – 960 MHz căt si 4G cuprinse intre 1710 – 2180 MHz .

În cazul de fața una dintre antene utilizeaza banda de 2100 – 2100 LTE cu azimut de 240˚ și înclinație electrică -5˚ , mecanica 0˚ , cealaltă antenă lucrează in banda de 900 MHz cu azimut de 240˚ , înclinație mecanică -3˚ , electrică 0˚ .

Responsabilă de sectorul patru este o antenă cu patru porturi (R1 , Y1 ) , KATHREIN de tipul 80010664 . Această antena utilizeaza benzi precum 2100 – 2100 LTE in 4G , 900 în 3G si 2600 . Avand tilt-urile ( înclinațiile antenei ) de -7˚ pe fiecare sector ( tilt electric ) iar titlul mecanic este -2˚ .

Sectorul cinci are in componența sa , doua antene ADU451503 de la HUAWEI . Antena lucreza cu frecvențe cuprinse intre 790 – 960 MHz și 1710 – 2180 MHz . Încazul de față una dintre antenele ADU451503 care se afla pe sectorul care are identitatea 15305 lucrează in 2100 – 2100 LTE și are un azimut de 320˚, tiltul electric este -4˚ . Cealaltă antena ADU451503 care lucreza cu frecvențele de 900 MHz pentru tehnologia 3G are azimutul de 320˚ , iar tiltul electric sau inclinația electrica este de -7˚ .

Implementarea Solutiei Adoptate

Partea de soft

O stație de emisie-recepție de bază (BTS) este o componentă de echipament care facilitează comunicarea fără fir între echipamentul utilizatorului (UE) și o rețea. UE sunt dispozitive cum ar fi telefoanele mobile (telefoane mobile), telefoanele WLL , calculatoarele cu conectivitate wireless la Internet. Rețeaua poate fi cea a oricărei tehnologii de comunicații fără fir precum GSM, CDMA, bucla locală fără fir, Wi-Fi, WiMAX sau altă tehnologie de rețea WAN (WAN).

Fiecare vendor are programul său specific de configurare . In situația de față site-ul nostru de telefonie folosește doar tehnologie de la NOKIA si ZTE dar putem avea și de la HUAWEY . Programul specific folosit de NOKIA pentru configurarea echipamentelor este BTS SITE MANAGER iar cel folosit de ZTE este Local Maintenance Terminal , HUAWEY funcționeaza cu BTS. Chiar daca aceste doua programe , au aceeași folosința ele sunt foarte diferite ca și interfață .

Figura 6. Interfața Nokia BTS Site Manager

BTS SITE MANAGER de la NOKIA, are aspectul unui program spre deosebire de Local Maintenance Terminal de la ZTE , la care accesul se face printr-un browser . Utilizeazându-se pentru diverse activități ca și punerea în funcțiune a BTS, monitorizarea evenimentelor, măsurători, obținerea de rapoarte de la BTS (base transceiver station ), configurarea datelor la BTS și vizualizarea alarmei la BTS. Mai multe detalii despre aceste și alte activități pot fi găsite în documentația utilizatorului și, de asemenea, în ajutorul online al BTS Manager.

Figura 7. BTS de la HUAWEI , interfață program

Nokia BTS Site Manager și Local Maintenance Terminal de la ZTE sunt niște tool-uri folosite în special pentru :

Punerea în funcțiune

Comisionare

Integrarea

Configurarea datelor și a echipamentelor din BBU

Urmărire alarme

Modificare parametrii

Figura 8. Instalarea unei comisionari

Proiectare

Etapa de proiectare , a unui site de telecomunicații se este alcătuita din :

Proiectarea fizică

Proiectare RF

Parametrizarea radio

Proiectarea fizică

Figura 10 . Proiectarea fizică a site-ului de telecomunicații ( vedere de sus )

Acest tip de proiecatre este realizată de anumite firme care oferiră servicii de înaltă calificare pentru execuția lucrărilor de construcții-montaj și întreținere a site-urilor de telefonie mobile . Inginerii telecom , pe baza acestor planșe verifică dacă echipamentele au fost instalate corect de catre sub-contractori . Acestă proiectare , este facută din mai multe vederi , si anume o vedere de sus la fel ca în Figura 2.0. dar si o vedere din fața Figura 11. Pe langa acestea , in proiectarea fizicse mai gasește si o legend cu tipurile de antene folosite , azimut-uri , tilt-uri , inălțime de aplasare .

Figura 11 . Proiectarea fizică a site-ului de telecomunicații ( vedere din față )

Proiectare RF

Figura 12a , 12b. Configurația RF

Proiectarea in radio frecvență (RF) , cuprinde o serie de de parametrii care trebuie să fie luați în calcul la implementarea site-ului de telefonie .

În Figura 12 a , b se poate observa un tabel , care cuprinde parametrii site-ului . Dintre aceștea cei mai reprezentativi parametrii de orientare sunt sectoarele . Fiecare sector , este unic adică are parametrii săi specifici in funcție de aria sau zona pe care o deservește . Pe fiecare sector , avem anumiți parametrii specifici cum ar fii :

Codul / tipul antenei ;

Cell id (Pcid) deoarece fiecare antenă sau sector are o anumită identitate in funcție de tehnologia 3G sau 4G utilizată , această identitate unică a antenei este numită Cell id ;

Banda de frecvență măsurata in MHz în care opereaza fiecare antenă in parte ;

Azimutul este unghiul în plan orizontal format de planul meridianului unui loc cu planul vertical care trece prin locul respectiv și printr-un punct de referință ;

Tilt-ul electric sau înclinația electrică a antenei care se face efectiv cu ajutorul unui mechanism din componența antenei ;

Tilt-ul mechanic sau înclinația mecanică a antenei relizata prin ajustarea poziștiei , inclinației antenei pe suportul de metal ;

Înalțimea la care trebuie montată antena ;

Înalțimea la care trebuie montata antena pe suportul mecnic ;

Indexul de suport adica , înalțimea totală a suportului metallic pe care este montată antena ;

Modul RF de adaugat , modul RF de retras aceste două categorii sunt incluse pentru eventualele modificari ale modelului de radio frecvență ;

Modulul RF adica de radio frecvența existent care ajută la transmiterea sau primirea semnalelor radio ;

Porturile ;

Modurile de emisie ale antenei . Pentru a arăta acest lucru se folosec niste standard de baza 1T1R , 1T2R , 2T2R , 4T4R , etc . Aceste abrevieri , reprezinta modul de emisie ( T ) și recepție ( R ) .

Parametrizarea radio

Parametrizarea in RF ( Radio Frecventa ) este bazată pe configurarea tehnologiilor în care lucreaza site-ului , și anume :

Tehnologia 4G – NOKIA FDD

ZTE TDD

Tehnologia 3G

Vom incepe cu trecerea in revistă a parametrilor 4G FDD – NOKIA :

Accesul multiplu se realizează prin Frequency-Division Duplexing (FDD) și este o metodă pentru stabilirea unei legături de comunicație full duplex care utilizează două frecvențe radio diferite pentru funcționarea transmițătorului și a receptorului. Funcția FDD atribuie în mod normal transmițătorului și receptorului diferite canale de comunicare. O frecvență este folosită pentru a comunica într-o singură direcție, iar cealaltă frecvență este necesară pentru a comunica în direcția opusă. Direcția de transmisie și frecvențele de recepție sunt separate printr-o decalare de frecvență definită.

Figura 13. Principiu Frequency-Division Duplexing

Parametrii , 4G – FDD ai amplasamentului sunt :

Figura 14 . Parametrii radio 4G

E-UTRAN Node B , este cunoscut ca și Evolved Node B . În termini specifici prescuratrea termenului este eNodeB sau eNB . Aceste este un element din E-UTRA aparținand LTE și este o evoluție a elementului Nod B in UTRA al UMTS . Fiind un hardware , conectat la rețeaua de telefonie mobile , acesta comunicand wireless direct cu telefoanele mobile ( UE –  User equipment ) ;

Principiul este asemănator cu al unei stații de emisie-recepție de baza ( BTS – Base transceiver station) in rețele GSM .

Numele sau denumirea site-ului este o alturare a mai multor informații prin care putem identifica mai cu ușurință elementele importante ale site-ului , ca de exemplu : CJ01530F_21_B1_RO ne spune că embName_NCellID_Banda_Tara ;

NcellID – identitatea unică afiecarei antene din rețea . Este un număr general unic utilizat pentru a identifica fiecare stație de emisie-recepție de bază (BTS) sau un sector al unui BTS în cadrul unui cod de zonă de locație (LAC), dacă nu într-o rețea GSM.

În unele cazuri, prima sau ultima cifră a CID reprezintă celulele "Sector ID” :

– Valoarea 0 este utilizată pentru antena omnidirecțională,

– Valorile 1, 2, 3 sunt folosite pentru a identifica sectoarele antenelor trisector sau bisector.

Physical Cell Id este un identificator unic . Fiind identificarea unei celule la nivelul stratului fizic. Are un rol similar cu cel al codului primar de criptare a celulei UMTS.

Această identificare a celulei fizice este determinată de semnalul de sincronizare primară și semnalul de sincronizare secundară descris mai jos :

Cell ID = 3 x Cell Group Number + Cell Number

Cell Radius este raza maxima de la care se pot face apeluri voce si date .

Unitatea de măsura a acestui parametru este kilometrul ( KM ) .

Figura 15 Raza celulara ( Cell Radius )

TAC – Tracking Area Code sau Codul Zonei de Urmărire .

Fiecare zonă de urmărire are două identități principale. Codul zonei de urmărire (TAC) identifică o zonă de urmărire într-o anumită rețea și, dacă combinăm aceasta cu ID-ul PLMN, ajungem la o identitate globală unică de urmărire (TAI) .

Figura 16 . Componentele ale identității globale unice de urmărire (TAI)

Max Power este puterea maximă a antenei , măsurată in dBm . In acest ansamblu , valoarea maximă este 46 dBm care transformați dau o valoare de 20 W .

Cell_TX_RX_mode – Des folosita in 4G LTE este 2T2R adică două receptoare, două antene de recepție.

Terminologie obișnuită când vorbim despre scheme de antene MIMO, cum ar fi LTE, IEEE 802.11n sau 802.11ac . Nu există o singură antenă "2T2R". Este un pachet sau sistem compus din mai multe antene .

EARFCN reprezintă numărul E-UTRA de frecvență radio .

EARFCN este adoptată în LTE pentru a oferi un mijloc de obținere a diferitelor canale disponibile și este întotdeauna o valoare întreagă. Deci, practic, frecvența purtătoare în LTE, în legătura în sus și în jos este desemnată de EARFCN, care variază între 0 și 65535. Este independent de lățimea de bandă a canalului.

EARFCN identifică în mod unificat banda LTE și frecvența purtătoare. De exemplu Band-1 și Band-4 pot avea aceeași frecvență RX 2110-2170 MHz, dar EARFCN-ul lor este diferit.

FDL = FDL_Low + 0,1 (NDL-NDL_Offset);

unde FDL este frecvența centrală care va fi calculată, pe baza introducerii parametrilor FDL_Low, NDL și NDL_Offset.

Fuplink = FUL_Low + 0.1 (NUL-NUL_Offset)

Aici ,

N_DL = downlink EARFCN

N_UL = uplink EARFCN

NDL_Offset = offset-ul utilizat pentru calcularea downlink EARFCN

NUL_Offset = offset-ul utilizat pentru calcularea uplink EARFCN

Bandwith este lățimea de bandă care in cazul aceste 10MHz .

Deoarece in 4G , folosim ca si vendori atat NOKIA ( la care am prezentat parametrizarea in radio frecvență anterior ) căt și ZTE în TDD .

Time division duplex (TDD) sau Duplexul de Divizare în Timp se referă la legăturile de comunicare duplex în cazul în care conexiunea ascendentă este separată de downlink prin alocarea de sloturi diferite de timp în aceeași bandă de frecvență. Este o schemă de transmisie care permite fluxul asimetric pentru transmisia de date în sus și în jos. Utilizatorilor li se alocă sloturi de timp pentru transmisiile uplink și downlink.

Figura 17. Principiul (TDD) Time Division Duplex

În timp ce transmisiile FDD necesită o bandă de protecție între frecvențele emițătorului și receptor, schemele TDD necesită un timp de gardă sau interval de pază între transmisie și recepție.

Parametrii pentru stația ZTE , sunt :

Figura 18 . Parametrii RF – 4G ZTE

Deoarece avem nevoie si de partea de 3G mai jos este prezentat un tabel cu paramentrii de functionare necesari ai acestei tehnologii. Atat parametrii 3G cât si 4G nu sunt fixi aceștea se modifica in functie de cerintele site-ului si de tehnologia folosită .

Tabelul din Figura 19 conține parametrii RF de configurare a site-ului :

Figura 19. Parametrii 3G

Scrambeling code – poate fii :

Un cod lung (Gold Code) de 10 ms ;

Un cod scurt de douăsecunde ;

În procesul de scrambeling secvența de cod este multiplicată cu un pseudo-aleator cod scrambeling .

În downlink codul scrambeling este folosit sa reduca interferențele intre stațiile de bază . Orice Node B ( stație de bază ) are un scrambeling cod pentru UE ca să separe stațiile de bază .

În uplink, acest cod este folosit pentru a separa terminalele .

CPICH – Common Pilot Channel sau Canal Comun Pilot .

Acest canal este utilizat în UMTS pentru a permite estimarea canalului. CPICH utilizează o secvență de biți predefinită. Ea are o rată fixă ​​de 30 Kbps cu un factor de difuzare SF de 256. Aceasta permite echipamentului UE să egalizeze canalul pentru a realiza o referință de fază cu SCH (Synchronization Channel) și permite, de asemenea, estimări în termeni de controlul puterii. Același cod de canal este folosit întotdeauna pe CPICH primar.

Sector Id – arată identitatea fiecărui sector .

In funcție de numarul antenelor si de diferentele de zone pe care dorim sa le acoperim , putem avea zona inparțită în mai multe sectoare .

Figura 20 . Cell ID , Sector ID și TA

Cell Range este distanța maximă de la care se pot face apelurile .

În cazul de față distanța maxima de lacare se pot face apelurile este 10.000 km , 20.000 km .

Rezultate experimentale

Versatilitatea instalării 2G , 3G , 4G între GSM ( Global System for Mobile Communications ) si UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) o constituie diversitatea instalarii echipamentelor .

Pentru a reveni puțin la tehnologia utilizată în trecut si a avea un punct de plecare, doresc sa aduc in discuție cablurile FEEDER . Acesta este un tip de cablu coaxial RF ( Radio Frecvența ) care folosește o tehnologie de izolare din polietilenă de înaltă supunere pentru a minimiza pierderea semnalului , având caracteristici electrice excelente cum ar fi coeficientul de amortizare scăzut și coeficientul de reflexie .

Este utilizat în multe aplicații în care este necesară transferul energiei de radiofrecvență de la un punct la altul, cum ar fi alimentatorul principal pentru stațiile de bază de comunicații mobile, sistemul de distribuție în clădiri și liniile de alimentare cu antenă ale diferitelor sisteme de comunicații fără fir.

Figurile 21a , 21b . Legaturile între statia de baza și modulele RF.

In prezent conectivitatea între antene si modulul RF ( Radio Frecvența ) nu se mai face cu ajutorul cablurilor FEEDER de dimensiuni mari ci legaturile între antene și stația de bază se realizează in prezent cu fibra optica și cablu de alimentare .

Module de radio frecvență (RF)

Pe acest site de telecomunicații avem doi vendori si anume ZTE si NOKIA care sunt responsabili de cele patru tehnologii care ruleaza simultan si anume :

3G in banda de 900 – Voce

3G in banda de 2100 – Voce si Date

4G in banda de 2100 – FDD ( Frequency Division Duplex )

4G in banda de 2600 – TDD (Time Division Duplex )

Figura 22 . Modulele de radio frecvența (RF)

După cum putem observa in Figura 22 , modulele de radio frecvența ale echipamentului nostru sunt separate în trei module ZTE ( pe care le avem in partea stangă ) și un modul NOKIA cu trei sectoare ( in partea dreapta ) .

Antenele folosite la realizarea acestui site telecom sunt Dual-Band de 900 MHz și 2100 – 2600 MHz .

Pentru a fi mai ușoară conectica pentru domeniul de frecventă necesar . Partea de jos a antenei este impărțita in Rx ( Receptie) , Tx ( Transmirie ) – cu portocaliu pentru domeniul de frecvente 790 – 960(r) iar cu galben pentru 1710-2690(r) .

Figura 23 . Domenii de frecvență

Semnalul de la moulele RF 46 – 36 se combină cu ajutorul unor combinere de radio frecvență .

Tipuri de antene

Diferența dintre antene este de câstig si de unghiul de polarizare . Deaceea intr-un site telecom , antenele sunt diferite .

Acestă diferența de care vorbeam , se poate observa in imaginea de mai jos .

Figura 24 . Diferența dintre antene

Tipurile de antene folosite la realizarea acestui site sunt 80010664 (mică , mare) , ADU451712v01 , doua antene 80010486v01 fiecare pentru o anumita banda de frecvența , 80010664 , doua antene ADU451503 pentru benzile de frecvență de 2100 , 2100 LTE si 900 , 2600 MHz .

Sectorul unu , are o antena , de tipul 80010664 KATHREIN , având ca și identitate (Cell id) numarul 15301 . Antena folosește trei tehnologii si anume 4G in 2100 – 2100 MHz LTE , 3G in 900 MHz și 2600 4G . Înclinația electrică a antenei pe fiecare tehnologie este de -4˚ , -4˚ , -11˚ , -4˚ iar înclinația mecanica este 0˚ . Azimutul este unghiul în plan orizontal format de planul meridianului unui loc cu planul vertical care trece prin locul respectiv și printr-un punct de referință. care este de 20˚.

Sectorul doi este alcătuit dintr-o antena de tip ADU451712v01 HUAWEI , care folosește trei tehnologii 4G in 2100 – 2100 LTE , 3G – 900 și 2600 MHz , avand azimutul de 160˚ . Înclinația antenei difera , de la o tehnologie la alta in cazul acestei antene pe frecvcvența de 2100 si 2100 LTE avem o înclinație de -4˚ , la banda de 900 MHz înclinația este de -3˚ iar în banda de 2600 MHz avem o înclinație a antenei de -3˚ , înclinația mecanică lipsește adică este 0˚ .

Pe sectorul trei , avem două antene 80010486v01 KATHREIN , aceasta este o antena duală care știe atat tehnologii 3G care sunt cuprinse intre 790 – 960 MHz căt si 4G cuprinse intre 1710 – 2180 MHz .

În cazul de fața una dintre antene utilizeaza banda de 2100 – 2100 LTE cu azimut de 240˚ și înclinație electrică -5˚ , mecanica 0˚ , cealaltă antenă lucrează in banda de 900 MHz cu azimut de 240˚ , înclinație mecanică -3˚ , electrică 0˚ .

Responsabilă de sectorul patru este o antenă cu patru porturi (R1 , Y1 ) , KATHREIN de tipul 80010664 . Această antena utilizeaza benzi precum 2100 – 2100 LTE in 4G , 900 în 3G si 2600 . Avand tilt-urile ( înclinațiile antenei ) de -7˚ pe fiecare sector ( tilt electric ) iar titlul mecanic este -2˚ .

Sectorul cinci are in componența sa , doua antene ADU451503 de la HUAWEI . Antena lucreza cu frecvențe cuprinse intre 790 – 960 MHz și 1710 – 2180 MHz . Încazul de față una dintre antenele ADU451503 care se afla pe sectorul care are identitatea 15305 lucrează in 2100 – 2100 LTE și are un azimut de 320˚, tiltul electric este -4˚ . Cealaltă antena ADU451503 care lucreza cu frecvențele de 900 MHz pentru tehnologia 3G are azimutul de 320˚ , iar tiltul electric sau inclinația electrica este de -7˚

Antena mare , are un câstig mare si un unghi de 33° iar antenele mici au un castig mai mic dar cu deschidere de 65° . Unghiul de care vorbeam este de polarizare orizontală iar pe cea vertical avem întotdeauna un unghi de 10° .

Înclinația antenei

La planificarea rețelei , operatorii de telefonie mobile trebuie să aibă in calcul acoperirea , capacitatea , calitatea apelului și costurile pentru a mări rentabilitatea rețelei . Acesti factori influențează pe ceilalți , astfel inginerii trebuie să găsească tehnici diferite pentru a realiza un echilibru .

Figura 25 . Diagrama unei antene standard ,fara tilt

Pornind de la Figura 25 . unde avem prezentată diagrama unei antene standard , fară tilt . Atunci cand aplicam o înclinare sau tilt , diagrama radiației antenei se va schimba . Deci, termenul Tilt reprezinta înclinația sau unghiul antenei fața de axa sa .

Exista două tipuri de tilt-uri , care pot fii aplicate și simultan :

Tilt-ul mecanic

Tilt-ul electric

Tiltul mecanic (Figura 26.a) se refera la modificarea înclinației antenei prin acesoriile specifice acesteia si anume din șuruburi . Acest proces de inclinare a antenei nu va schimba faza semanului de intrare sau diagrama ci doar direcțiile de propagare a semnaului se modifica.

Iar înclinarea electrică sau tilt-ul electric (Figura 26.b) , este realizată prin schimbarea caracteristicilor fazei de semnal a fiecărui element al antenei pentru modificarea diagramei .

Figurile 26.a , 26b . Diferența dintre înclinația mecanică si cea electrică

Inginerul mai trebuie sa ia in considerare , la instalarea sistemului de înclinare electrică de la distanță de anumite aspecte cum ar fii :

Vremea ;

accesul la stație de baza / recepție ;

disponibilitatea echipamentelor specializate de instalare și echipamente speciale .

Figura 27 . Înclinație mecanică sau electrică ( Tilt )

Cu cât numărul de utilizatori crește absorția radiației este mai mare , lucru care face ca aria de acoperire să se restrangă .

EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) sau puterea izotropică radiată efectivă este puterea radiată măsurata a unei antene într-o anumită direcție. Se mai numește și o putere echivalentă izotropă radiată. Fiind reprezentata in dB .

Aceasta se calculează cu formula :

= (1)

Unde :

EIRP este puterea de ieșire a unui semnal atunci când este concentrată într-o zonă mai mică de către antenă .

este uterea de ieșire a transmițătorului

este pierderea pe cablu (dBi)

este câștigul antenei (dBi)

Figura 28. EIRP- Effective Isotropic Radiated Power

Shelter-ul

Shelter-ul telecom se poate defini ca si o „ cladire mica ” , care adoposteste echipamentele de telecomunicații care sunt departe de centrele principale de comutare . De obicei , această cladire poate fi transportata peste tot si conectata la utilitățile locale .

Acest echipament este este amplasat pe o cladire de birouri P+10 din Cluj Napoca ,

Figura 29 : Vedere de ansablu a unui Shelter

Alimentarea se face prin diverse surse, printre care: alimentarea cu curent AC / DC ,

alimentarea cu baterii și generatore diesel. Pentru a crește fiabilitatea adăpostului pentru telecomunicații, utilizatorii folosesc energia solară împreună cu bateria pentru a alimenta sistemul dacă este necesar. Și adăpostul alimentat de vânt este și el popular.

Pentru a preveni supraîncalzirea echipamentelor din cauza razelor soarelui dar si din cauza căldurii emanate de echipamente , shelter-ele au atașate sisteme de ventilație , mai exact sisteme de aer condiționat dar si pereți captusiți . În interiorul cutiei din Figura 10 , se afla echipamentele necesare susținerii intregului proces de telecomunicații .

Figura 30 : Prezentare de ansamblu a echipamentele din Shelter

Pentru a avea o descriere de ansamblu a tuturor echipamentelor o sa incep sa le descriu de sus in jos . În partea de sus avem conectată sursa cu distribuția de curent continuu 48V telecom . Toate sursele din telecomunicații folosesc ca si standardizare 48V . Urmand partea de transmisiuni care se află sub sursa de curent , este cutia terminală de fibra optică . Modul transmisiuni hibrid duce fluxuri E1 si face conversie la ETH ( Ethernet) .

Echipamentul STM-4 (Synchronous Transport Module) este un SDH ITU-T fiber optic network , transmisie standard cu conversie la ethernet . Rata de bit este de 622.080 Mbit/s.

Specificația STM-4 este concepută pentru a transporta 7.680 cadre "voce" pe 8 biți la fiecare 125 microsecunde pentru o rată de biți a încărcăturii totale de 491.520 Mbit / s. Celelalte niveluri definite de standardul SDH sunt STM-1, STM-16, STM-64 și STM-256. Dincolo de aceasta, avem multiplexări de divizare a lungimii de undă (WDM) utilizate în mod obișnuit în cablajul submarin. Deși STM-4 este comparabil cu OC-12, structura cadrului SDH alocă mai mult spațiu în ape decât cel al SONET. Din această cauză, lățimea de bandă a încărcăturii utile a STM-4 diferă de cea a OC-12.

Următorul echipament este , stația de bază , NSN (Nokia , Siemens Network ) cu extensia de capacitate . În cazul de fața stația de bază are 512 channel elements pe care se pot realiza 512 convorbiri simultane .

Pentru a trnsforma informația venită pe fibra optica in impulsuri ethernet , se folosesc GPON (Gigabyte Passive Optical Networks) ONT (Optical Network Terminal ) .

Rețelele optice pasive Gigabyte sau GPON-urile sunt niste rețele care sunt bazate pe cablurile optice pentru a furniza informații . In prezent forma principala a rețelelor optice pasive sunt GPON-urile . Ele ofera pe o singura fibra optica un raport de 1:64 .

Deosebirea dintre un cablu de fibra si un cablu standard de cupru , in majoritatea rețelelor este ca GPON-uilr sunt cu 95% mai eficiente din punct de vedere energetic . Rețelele optice pasive Gigabyte ofera costuri mult mai scazute , prin intermediul splitterelor informația este usor impărțită tuturor utilizatorilor , oricăt de populată ar fii zona .

Tehnologia Gigabit Passive Optical (GPON) este o retea alcatuita din OLT (Optical Line Termination), la sediul central,  și ONU / ONT (Optical Network Unit / Terminal) la abonat. Configurație tipică GPON constă dintr-un singur port PON la OLT și un număr de ONU-uri conectat la acesta printr-o singură fibră alimentator.

In continuare avem stația de bază ZTE (BBU – LTE 2600 – TDD) . La care este conectata doar rețeaua de 2600 MHz. Tot aici , se afla si stringul de baterii necesar pentru alimentarea echipamentelor în cazul unor defectiuni la rețeaua electrică .

Figura 31 . Interconeatarea echipamentelor

Acumulatorii care se gasec in partea de jos a Shelter-ului joaca un rol important , in sustinerea autonomiei . Cele doua perechi de cate patru acumulatoare acumulatoare sunt grupate in serie . Fiind legați si in paralel cu alți patru acumulatori ca impreună intreg ansamblu sa genereze 48V și 66 A .

48 V este curent telecom

Figura 32. String de baterii

Concluzii

Lumea modernă și globalizată nu poate exista fără standardele care favorizează comerțul, siguranța, creșterea economică etc. Pentru companiile de pe piața care utilizează tehnologiile sistemelor GSM, 3G și 4G veniturile cresc cu aproximativ 20%.

Tehnologia cere si ea standarde pentru a comunica,pentru a evolua si pentru a implementa noi servicii. Standardele sunt elaborate în dependență de cerințele pieței, de necesitățile oamenilor. Observăm că odată cu evoluția tehnologiilor, cu implementarea noilor servicii, apare necesitatea lărgimii benzii de frecvență. Astfel se face necesară și evoluția de la GSM la 4G, care oferă mai bune caracteristici.

Astazi avem o cunoastere bogată a diferiților factori care afectează analiza, proiectarea si comportamentul stâlpilor si turnurilor, cât si a echipementelor care se momtează pe aceștea , exista înca zone care nu sunt complet întelese si care au nevoie de dezvoltare si cercetare. De asemenea dezvoltarea noilor materile , in special a acelora cu înaltă rezistență structurala și bună rezistivitate electrică poate duce la un alt nivel al proiectării stălpilor si turnurilor în viitor cât si a echipamentelor .

Anexe