Главная » 2014 » Август » 20 » Скачать Оптимизация процедуры эстафетной передачи радиотелефонной сети стандарта GSM. Фролов, Дмитрий Александрович бесплатно
07:02
Скачать Оптимизация процедуры эстафетной передачи радиотелефонной сети стандарта GSM. Фролов, Дмитрий Александрович бесплатно
Оптимизация процедуры эстафетной передачи радиотелефонной сети стандарта GSM
Диссертация
Автор: Фролов, Дмитрий Александрович
Название: Оптимизация процедуры эстафетной передачи радиотелефонной сети стандарта GSM
Справка: Фролов, Дмитрий Александрович. Оптимизация процедуры эстафетной передачи радиотелефонной сети стандарта GSM : диссертация кандидата технических наук : 05.12.13 Саранск, 2007 162 c. : 61 07-5/3735
Объем: 162 стр.
Информация: Саранск, 2007
Содержание:
Содержание
Список иллюстраций
Список таблиц
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ:
ВВЕДЕНИЕ
1 СЕТЬ GSM КАК ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
11 Структура GSM сети
12 Аспекты радиосвязи
13 Основные аспекты оптимизации GSM сети
14 Основные принципы прописки эстафетных передач между сотами
15 Эффективность работы механизма эстафетной передачи в GSM сетях
16 Критерии выбора математической модели для решения задачи оптимизации
17 Построение математической модели в условиях неполноты и неточности исходных данных
18 Оценка уровня привлекательности эстафетной передачи для каждой соты
19 Выводы по главе 1
2 ПРЕПРОЦЕССИНГ ДАННЫХ
21 Предварительная обработка данных применительно к задаче оптимизации процесса эстафетных передач в вбм сети при помощи нечеткой экспертной системы
22 Получение исходных данных для переменной «Азимут излучения»
23 Применения предварительной обработки для переменной «Расстояние между секторами»
24 Анализ эффективности методов кластерного анализа для распределения базовых станций согласно их размещению и условиям прохождения радио сигнала на местности
25 Преимущества и недостатки нейронных сетей различных архитектур для задачи кластеризации
26 Выводы по главе 2
3 НЕЙРОСЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ КЛАСТЕРИЗАЦИИ РАЗМЕЩЕНИЯ СОТ
31 Топология размещения нейронов в сети
32 Функция расстояния
33 Выбор размера нейронной сети для задачи кластеризации
34 Выводы по главе 3
4 СИСТЕМА НЕЧЕТКОГО ВЫВОДА ДЛЯ АНАЛИЗА ПРИВЛЕКАТЕЛЬНОСТИ ПРОПИСКИ ЭСТАФЕТНОЙ ПЕРЕДАЧИ
41 Операции над нечеткими множествами
42 Нечеткие отношения и нечеткие выводы
43 Функция принадлежности нечеткой переменной
44 Особенности реализации системы нечеткого логического вывода 102 45 Фаззификация входных переменных
46 Построение нечеткой базы знаний
47 Интерпретация результатов работы системы нечеткого вывода
48 Практическое применение результатов работы нечеткой экспертной системы
49 Сравнение результатов полученных при работе экспертной системы с экспериментальными данными
410 Структура и интерфейс программного комплекса
411 Выводы по главе 4
Введение:
Актуальность работы и состояние вопроса. За последние годы мобильные технологии развивались с удивительной скоростью. Как наиболее широко используемая система, GSM сеть становилась все больше и больше. В начальный период операторы мобильной связи в основном фокусировались на планировании сети и оптимизация не имела столь важное значение. Но теперь, вопрос о том, как эффективно использовать построенную сеть стоит не только перед оператором, но и производителем оборудования. Операторы желают полностью использовать потенциал своей сети, и тем самым попытаться сделать ее лучше, не привлекая дополнительных инвестиций.
Современный рост популярности мобильной связи обусловлен внедрением новых услуг для абонентов, увеличением зоны покрытия, улучшением качества основного спектра предоставляемых услуг, а также доступностью самой мобильной связи для населения. По данным еженедельника «Russian Connections», количество мобильных абонентов в России на первый квартал 2006 года составило 85,6 миллиона, в то время как количество мобильных абонентов в мире по данным ассоциации GSM, превысило 2,3 миллиарда. Рост количества абонентов, спектра предоставляемых услуг, а также увеличение зоны уверенного обслуживания абонентов мобильных сетей заставляет операторов по новому взглянуть на проблему эффективной совместной работы различных структурных компонентов мобильных сетей [1,2]. В силу вышеперечисленных обстоятельств все более пристальное внимание уделяется оптимизации мобильных сетей, как залогу высокого качества предоставляемых услуг[3].
По данным информационно-аналитического агентства «Сотовик» за второй квартал 2006 г. абонентские базы сотовых операторов в РФ выросли на 8,2 млн. абонентов и достигли 140,3 млн. см. табл. 1. Поквартальный прирост абонентской базы представлен на рис. 1 Цифры в обозначении гистограммы
15 стоящие после буквой О показывают год проведения статистического исследования, а цифра до буквы 0 показывает номер квартала в этом году.
Таблица I Данные по приросту абонентской баты сотовых операторов РФ на второй кварта.'! 2006г
Кол-во абонентов на конец 2-го квартала 2006г. 140,3 млн.
Степень проникновения наконец 2-го квартала 2006г. 96,6%
Прирост абонентской базы в 2-ом квартале 2006г. + 8,2 млн.
Объем прироста в 2-го квартала 2006г. к объему прироста во 2-ом квартале 2005г. 0,679
Рост степени проникновения во 2-ом квартале 2006г. + 5,6%
Рисунок ! Поквартальная динамика прироста абонентских баз на рынке РФ По мере роста абонентской базы и размеров сети поддерживать оптимальные настройки сети сгановится все сложнее. Сегодня затраты операторов связи на оптимизацию и поддержание оптимальных настроек сети сопоставимы с затратами на поддержание оборудования в исправном техническом состоянии. Необходимо отметить, что под процессом оптимизации GSM сети понимается определение настроек отвечающих текущей конфигурации сети и приоритетам оператора при продвижении тех или иных услуг. Однако независимо от видов продвигаемых услуг процесс оптимизации всегда начинается с проверки корректности прописок эстафетных передач[5], поскольку именно эта процедура позволяет поддерживать непрерывность сеанса связи при перемещении абонента и делает сеть стандарта GSM по настоящему мобильной. Многие производители измерительного оборудования и программного обеспечения, в том числе такие известные как ACTIX, Agilent Technologies, Power Wave и Rodo Schwartz, предложили различные измерительные и программные комплексы позволяющие снизить затраты и повысить эффективность процесса оптимизации GSM сетей. Однако все они по большому счету отличаются количеством измеряемых и анализируемых параметров, а так же удобством интерфейса пользователя, но базируются на одних и тех же принципах. На первом этапе проводится как можно более плотный объезд, с измерением параметров работы сети, зоны обслуживания исследуемых базовых станций входящих в состав сети и фиксированием результатов измерения в базе данных. Этот этап является наиболее долгим и трудоемким. На втором этапе происходит обработка и систематизация полученных данных.
Несколько иной подход к построению программных продуктов призванных облегчить процесс оптимизации GSM сетей мы можем видеть со стороны израильской компания «Schema», которая на основе генетических алгоритмов [16] разработала программный продукт Channeling для оптимизации работы сотовой сети путем построения оптимального частотно-территориального плана.
Все вышеназванные измерительные и программные комплексы, базирующиеся на традиционном подходе позволяют существенно повысить качество оптимизации сети, но не делают этот процесс менее трудоемким. Кроме того, применение подобных комплексов предъявляет очень высокие требования к квалификации инженерного состава, как в плане знания параметров работы GSM сети[3, 4, 5], так и в плане навыков обращения с измерительным комплексом. Очень часто перед использованием того или иного программно аппаратного комплекса требуется пройти часто очень недешевое обучение в специализированном центре. В больших сетях процесс оптимизации является настолько трудоемким, что заставляет операторов сотовой связи содержать целые отделы, которые занимаются исключительно задачами оптимизации.
Необходимо так же отметить, что процесс оптимизации GSM сети является достаточно многогранным и, несмотря на то, что оптимизации подвергаются параметры сети довольно тесно взаимосвязанные между собой, задачу оптимизации каждого из параметров можно считать отдельной подзадачей процесса оптимизации. К наиболее значимым подзадачам процесса оптимизации можно отнести: прописку эстафетных передач между сотами и помехозащищенность сети. Таким образом, задачу быстрого и качественного анализа любой из перечисленных подзадач, а так же выработку рекомендаций по улучшению параметров работы сети можно считать нерешенной. С учетом постоянного роста зоны обслуживания сетей подвижной связи и увеличением количества используемого оборудования задача снижения ресурсоемкое™ процесса оптимизации будет стоять все более остро.
Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка принципиально новых методов оптимизации GSM сетей в рамках подзадачи прописки эстафетных передач между сотами позволяющих быстро и с применением минимума вычислительных ресурсов получать оценку эффективности работы и способы улучшения качества работы сети. Для достижения дайной цели в работе поставлены следующие задачи:
1. Определение параметров GSM сети оказывающих наибольшее влияние на выбор той или иной соты как кандидата для проведения эстафетной передачи.
2. Разделение задачи прописки эстафетных передач на подзадачи, определение уровня сложности и детерминированности каждой подзадачи выбор соответствующего математического аппарата для решения каждой подзадачи.
3. Построение математической модели определения той или иной соты как кандидата для проведения эстафетной передачи с учетом параметров GSM сети оказывающих наибольшее влияние на процесс эстафетной передачи.
4. Кластеризация размещения сот с учетом топологии GSM сети с целью снижения временных и вычислительных ресурсов при решении задачи оптимального выбора сот для проведения эстафетной передачи.
5. Определение критерия эффективности работы GSM сети с точки зрения прописки эстафетных передач.
6. Построение экспертной системы позволяющей оценить привлекательность каждой соты с точки зрения перевода обслуживания при помощи процедуры эстафетной передачи.
7. Применение нечеткой экспертной системы для смежных задач оптимизации GSM сети, таких как оценка степени защищенности сети от интерференционных помех.
Методы исследования. В работе использованы теория вероятности, процедура кластеризации, нейросетевые алгоритмы, теория нечетких множеств, а также экспериментальные исследования на реальных объектах.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
1. Предложен критерий оценки эффективности прописки эстафетной передачи в GSM сети.
2. Построена математическая модель, реализующая процедуру эстафетной передачи в GSM сети с учетом параметров оказывающих наибольшее влияние на процесс эстафетной передачи.
3. Предложен вариант кластеризации размещения сот сети GSM при помощи нейронной сети на базе карты Кохонена с использованием расстояния связи в качестве меры удаленности БС друг при проведении предварительной обработки данных.
4. Предложен алгоритм поиска соседних сот позволяющий сделать работу процедуры эстафетной передачи максимально эффективной.
5. Разработана система нечеткого вывода, позволяющая оценить потенциальную привлекательность прописки эстафетной передачи на основании данных о размещении БС и их азимутах излучения.
6. Разработан модуль, позволяющий на базе построенного программного комплекса оценивать защищенность сети от интерференционных помех и в случае невысокой помехозащищенности указать потенциально опасные участки сети.
Практическая ценность. В результате проведенных в работе исследований был создан программный комплекс, позволяющий в кратчайшие сроки при использовании минимальных вычислительных ресурсов осуществлять анализ эффективности работы GSM сети с точки зрения работы процедуры эстафетной передачи и анализ помехозащищенности от интерференционных помех GSM сети любой конфигурации.
Внедрение результатов работы. Сравнение результатов полученных при помощи спроектированного программного комплекса и результатов мониторинга сети измерительным комплексом Agilent Technologies подтвердило небольшие отклонения по сравнению с экспериментально полученными данными и адекватность получаемых результатов при существенно меньших временных и вычислительных затратах. В настоящее время разработанный программный комплекс используется в сети сотового оператора «СМАРТС».
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Предложенный критерий оценки эффективности работы процедуры эстафетной передачи в GSM сети.
2. Математическая модель, реализующая процедуру эстафетной передачи в GSM сети.
3. Процедура предварительной обработки данных с применением кластеризации размещения БС при помощи нейронной сети на базе карты Кохонена и подбор оптимальных параметров используемой нейронной сети.
4. Алгоритм определения привлекательности соты с точки зрения прописки эстафетной передачи.
5. Система нечеткого вывода, позволяющая при помощи продукционных правил оценить взаимную привлекательность эстафетной передачи между любыми сотами в составе GSM сети. В дальнейшем такая оценка позволяет для каждой соты в сети составить список из 16 соседних сот для оптимальной работы процедуры эстафетных передач и тем самым решить одну из подзадач оптимизации GSM сети.
6. Способ оценки помехозащищенности сети от интерференционных помех, базирующийся на результатах работы системы нечеткого вывода.
Апробация работы.
Участие в международных и общероссийских научно-технических конференциях: Всероссийской научной конференции "Управление и информационные технологии", УИТ-2003. Санкт-Петербург, ЛЭТИ, и VI Всероссийской научно-технической конференции «Динамика нелинейных дискретных электротехнических и электронных систем» г. Чебоксары. Выступление на семинарах Приволжского математического общества г. Саранск Мордовский государственный университет имени Н. П. Огарева.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 2 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Без соавторов опубликовано 2 работы.
Структура и краткое содержание диссертации. Диссертация содержит введение, список используемых сокращений, 4 главы, заключение и список использованных источников и приложение.
