Исходные данные для расчета

Номинальная мощность передатчика БС, Р_н 25 Вт

Средняя рабочая частота, f 960 МГц

Высота приемной антенны, h₂ 1, 4 м

Требуемая напряженность поля сигнала в пункте

приема АС, Е_С 39 дБ

Рельеф местности в зоне обслуживания

Dh₁ 15 м

Dh₂ 50 м

Затухание в фильтрах и антенных разделителях, В_ф 9дБ

2.4.1 Расчет дальности между базовой станцией (БС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы подвижной радиосвязи (радиус зоны 1)

Поскольку высота передающей антенны не задана, будем задаваться различными высотами антенн, чтобы определить радиус обслуживания с тем, чтобы выбрать подходящий вариант размещения БС с учетом местных условий. Задаемся высотами антенны БС:

h₁=20, 40, 60 м.

Выбираем тип кабеля.

Кабель выбирается таким образом, чтобы его затухание на данной частоте было минимальным.

Тип кабеля: RG6 - коаксиальный кабель с двойной оплеткой

Параметры:

волновое сопротивление r_ф=70 Ом;

затухание a=0, 2 дБ/м.

Определим затухание фидера, связанное с увеличением его длины на БС для всех высот [3].

В_ф=a× l_ф (дб), (4.1)

где l_ф=20, 40, 60 м. – длина фидера.

Длина фидера выбирается из того условия, что аппаратура располагается у основания мачты антенны и принимается равной высоте антенны.

В_ф=0, 2× 20 = 4 дБ,

В_ф=0, 2× 40 = 8 дБ,

В_ф=0, 2× 60 = 12 дБ,

Полученные данные занесем в таблицу 1.

Таблица 1.

Высота передающей антенны h1, м	Затухание фидера , дБ

Выбираем тип антенны БС.

Направленная (секторная) антенна.

Параметры:

раскрыв диаграмма направленности Q_Е=60°

коэффициент усиления Dy=16дБ.

Рассчитаем поправку, которая учитывает отличие номинальной мощности передатчика от мощности 1кВт.

, (4.2)

Рассчитаем поправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 1, 5 м.

, (4.3)

Определим поправку, учитывающую рельеф местности следующим образом. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности, приведен на рисунке 1. Чтобы определить колебание уровня местности Dh, рисуют рельеф местности и определяют колебание Dh (пример на рисунке 1.а.). Когда Dh отличается от 20 м в ту или другую сторону, следует вносить поправки, определяемые по графикам рисунка 1.б. и рисунка 1.в. Причем коэффициент В_рел определим, интерполируя между графиками рисунка 4.1.б. и рисунка 4.1.в [3] для r< 100км.

Рисунок 4.1. График для определения поправки, учитывающей рельеф местности.

Тогда поправки для данного случая будут равны:

В_релDh1= - 6 дБ. В_релDh2= 0 дБ.

Напряженность поля реально создаваемая передающей станцией БС в пункте приема АС.

Основная расчетная формула:

Е=Е_с+В_рн+В_ф+В_h2+В_рел+(a*l_ф)-Dy, (4.4)

Расчет ведется для всех высот передающей антенны БС и результаты расчета сводятся в таблицу 4.2.

По графику на рисунке 4.2 определяем ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля при различных высотах передающей антенны БС. Результаты заносим в таблицу 4.2.

Для В_релDh1= - 6 дБ.

Е=39+16+9+0, 3-6+(0, 2*20)-16=46, 3дБ,

Е=39+16+9+0, 3-6+(0, 2*40)-16=50, 3дБ,

Е=39+16+9+0, 3-6+(0, 2*60)-16=54, 3дБ.

Для В_релDh2= 0 дБ.

Е=39+16+9+0, 3-0+(0, 2*20)-16=52, 3дБ,

Е=39+16+9+0, 3-0+(0, 2*40)-16=56, 3дБ,

Е=39+16+9+0, 3-0+(0, 2*60)-16=60, 3дБ.

Таблица 4.2

Высота передающей антенны , м	Dh1	Dh2
Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км
	46, 3	7, 0	52, 3	4, 5
	50, 3	6, 0	56, 3	4, 2
	54, 3	5, 5	60, 3	4, 0

Рисунок 4.2 – Кривые для определения дальности связи.

Выбор высоты передающей антенны БС.

Высота антенны h₁ выбирается таким образом, чтобы при лучшем варианте Dh₁ и при худшем Dh₂ получить оптимальную дальность связи, при условии, что расстояние между БС и АС стремится к максимальному, а затраты на кабельное оборудование незначительны.

При расчете принимаем, что оборудование БС остается у основания опоры, а длина антенного фидера l_ф увеличивается с ростом h₁, увеличивая общее затухание фидера.

Из выше изложенных условий выбираем высоту антенны:

h₁=20 м, при этом дальность связи составляет 7, 0 км в случае, когда рельеф местности Dh₁ =15 м.

2.4.2 Расчет дальности между базовой станцией (БС) и мобильной абонентской станцией (АС) системы подвижной радиосвязи при ухудшении параметров СПР (радиус зоны 2)

Расчет ведем для h₁=20м учитывая, что напряженность поля Е_с2 в пункте приема на 9дБ меньше, чем в зоне 1:

Для Dh_1, h₁=20 м, Е_с1= 46, 3

Е_с2 = Е_с1-9=46, 3-9 = 37, 3 дБ, (4.4)

Для Dh_2, h₁=20 м, Е_с1=52, 3

Е_с2 = Е_с1-9=52, 3-9 = 43, 3 дБ, (4.5)

Полученное значение подставим в формулу:

Е=Е_с+В_рн+В_ф+В_h2+В_рел+(a*l_ф)-Dy, (4.6)

Е=37, 3+16+9+0, 3-6+(0, 2*20)-16=44, 6дБ,

Е=43, 3+16+9+0, 3-0+(0, 2*20)-16=56, 6дБ.

Тогда напряженность поля реально создаваемая передающей станцией БС в пункте приема АС и ожидаемая дальность связи (определенная по графику рисунка 4.2) будут равны.

Таблица 4.3

Высота передающей антенны , м	Dh1	Dh2
Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r′, км	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r′, км
	44, 6		56, 6	3, 9

Ширина зоны 2 определяется по формуле:

r″ =r′ –r, (4.7)

Таблица 4.4

2.4.3 Расчет дальности между центральной станцией (ЦС) и базовой станцией (БС) (радиус зоны 1)

Для расчета принимаем следующие высоты антенн:

h₁= h₂=20м.

Рассчитаем поправку, учитывающую высоту приемной антенны отличную от 1, 5 м.

, (4.8)

Напряженность поля реально создаваемая передающей станцией ЦС в пункте приема.

Определяем требуемую напряженность поля двух типов антенн.

Cемиэлиментная антенна типа “Волновой канал”.

Параметры:

раскрыв диаграмма направленности Q_Е=55°

коэффициент усиления Dy=8дБ.

Значения требуемого сигнала для зоны 1 и 2 берем такие же, как и в техническом задании.

Основная расчетная формула:

Е=Е_с+В_рн+В_ф+В_h2+В_рел+ (a*l_ф)_пр+ (a*l_ф)_прм – Dy_пр- Dy_прм, (4.9)

По графику на рисунке 2 определяем ожидаемую дальность связи для рассчитанных напряженностей поля. Результаты заносим в таблицу 4.5

Dh₁: Е = 39 + 16 + 9 –11, 2 - 6 + 8 – 16 - 8 = 30, 8 дБ R=18 км

Dh₂: Е = 39 + 16 + 9 –11, 2 - 0 + 8 – 16 - 8 = 36, 8 дБ R=14 км

Таблица 4.5

	Dh1	Dh2
Затухание фидера , дБ	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км
	30, 8		36, 8

2.4.4 Расчет дальности между центральной станцией (ЦС) и базовой станцией (БС) при ухудшении параметров СПР (радиус зоны 2)

Расчет ведем учитывая, что напряженность поля Е_с2 в пункте приема на 9дБ меньше, чем в зоне 1:

Е_с2= Е_с1-9, (4.10)

Dh_1: Е_с2 = Е_с1-9 = 30, 8-9=21, 8 дБ.

Dh_2: Е_с2 = Е_с1-9 = 36, 8-9=27, 8 дБ.

Полученное значение подставим в формулу:

Е=Е_с2+В_рн+В_ф+В_h2+В_рел+(a*l_ф)_пр+(a*l_ф)_прм -Dy_пр- Dy_прм, (4.11)

Dh₁: Е = 21, 8 + 16 + 9 - 11, 2 - 6 + 8 – 16 - 8 = 13, 6 дБ R=39 км

Dh₂: Е = 27, 8 + 16 + 9 - 11, 2 - 0 + 8 – 16 - 8 = 25, 6 дБ R=23 км

Тогда напряженность поля реально создаваемая передающей станцией ЦС в пункте приема БС и ожидаемая дальность связи (определенная по графику рисунка 4.2) будут равны.

Таблица 4.6

	Dh1	Dh2
Затухание фидера , дБ	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км	Напряженность поля E, дБ	Ожидаемая дальность связи r, км
	13, 6		26, 6

В данной работе были рассчитаны напряженности поля для различных высот антенн и разных условий приема мобильной АС, с учетом всех основных параметров. Далее по кривым определения дальности связи были определены расстояния (радиусы) зон 1 и 2 для различных высот антенн БС. Оказалось, что высота антенны 20м - наиболее оптимальный вариант, т.к. обеспечивает приемлемую дальность связи, при наименьших затратах на кабель и установку мачты.

2.5 Модернизация сети GSM под GPRS

2.5.1 Общая характеристика GPRS

Одним из существенных недостатков сетей сотовой связи стандарта GSM на сегодняшний день является низкая скорость передачи данных (максимум 9.6 кбит/с). Да и сама организация этого процесса далека от совершенства - для передачи данных абоненту выделяется один голосовой канал, а биллинг осуществляется исходя из времени соединения (причем по тарифам, мало отличающимся от речевых).

Для высокоскоростной передачи данных посредством существующих GSM-сетей и была разработана GPRS (General Packet Radio Service - услуга пакетной передачи данных по радиоканалу). Необходимо отметить, что кроме повышения скорости (максимум составляет 171.2 кбит/с), новая система предполагает иную схему оплаты услуги передачи данных - при использовании GPRS расчеты будут производиться пропорционально объему переданной информации, а не времени, проведенному online. К тому же, введение GPRS будет способствовать более бережливому и рациональному распределению радиочастотного ресурса, можно сказать, что " пакеты" данных предполагается передавать одновременно по многим каналам (именно в одновременном использовании нескольких каналов и заключается выигрыш в скорости) в паузах между передачей речи. И только в паузах - голосовой трафик имеет безусловный приоритет перед данными, так что скорость передачи информации определяется не только возможностями сетевого и абонентского оборудования, но и загрузкой сети.

GPRS позволит ввести принципиально новые услуги, которые раньше не были доступны. Прежде всего это мобильный доступ к ресурсам Интернета с удовлетворяющей потребителя скоростью, мгновенным соединением и с очень выгодной системой тарификации. Например, при просмотре с помощью системы GPRS WEB-страницы в Интернете, мы можем изучать содержимое столько, сколько нам необходимо, поскольку платим только за принятую информацию и не платим за время нахождения в сети Интернет (не передавая данные, мы не занимаем каналы сети). При введении повременной оплаты на фиксированных телефонных линиях, тарифы на доступ в Интернет с мобильного GPRS-телефона будут еще более конкурентоспособны. Для тех абонентов, кто уже оценил удобство использования телефонов с WAP - броузером, внедрение технологии GPRS означает практически мгновенную загрузку WAP - страниц на экране телефона и более выгодную систему тарификации.

Для корпоративных пользователей система GPRS может послужить отличным инструментом для обеспечения безопасного и быстрого доступа сотрудников к корпоративным сетям предприятий, к почтовым, информационным серверам, удаленным базам данных. При этом появится возможность получать доступ к корпоративным сетям даже если абонент находится в сети другого GSM оператора, с которым организован GPRS-роуминг.

Технологии GPRS может применяться в системах телеметрии: устройство может быть все время подключено, не занимая при этом отдельный канал. Такая услуга может быть востребована службами охраны, банками для подключения банкоматов и в других областях, в том числе и промышленных. Технология GPRS позволит быстро передавать и получать большие объемы данных, видеоизображения, музыкальные файлы стандарта MP-3 и другую мультимедийную информацию.

В GPRS ни один канал не занимается под передачу данных целиком - и это основное качественное отличие новой технологии от используемых ныне. Разумеется, разработчики GPRS приложили все усилия для того, чтобы установка новой системы " поверх" существующих GSM-сетей оказалась как можно менее обременительной (и разорительной, что немаловажно) для операторов.

Рассмотрим подробнее, какие новые блоки и связи появляются в общей архитектуре системы сотовой связи стандарта GSM с внедрением GPRS, и пользовательское оборудование, способное работать с высокоскоростной пакетной передачей данных. Доработку GSM-сети для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных GPRS можно условно разделить на две формы - программную и аппаратную. Если говорить о программном обеспечении, то оно нуждается в замене или обновлении практически всюду - начиная с реестров HLR-VLR и заканчивая базовыми станциями BTS. В частности, вводится режим многопользовательского доступа к временным кадрам каналов GSM, а в HLR, например, появляется новый параметр Mobile Station Multislot Capability (количество каналов, с которыми одновременно может работать мобильный телефон абонента).

2.5.2 Структурная схема и состав GPRS технологии

На рисунке 5.1 представлена структурная схема GPRS технологии, где изображены основные составляющие системы.

Рисунок 5.1 – Структурная схема модернизированной сети GSM под технологию GPRS

Ядро системы GPRS (GPRS Core Network) состоит (рис.5.1) из двух основных блоков - SGSN (Serving GPRS Support Node - узел поддержки GPRS) и GGPRS (Gateway GPRS Support Node - шлюзовой узел GPRS). Остановимся на их функциях более подробно.

SGSN является “мозгом” рассматриваемой системы. В некотором роде SGSN можно назвать аналогом MSC - коммутатора сети GSM. SGSN контролирует доставку пакета данных пользователям, взаимодействует с реестром собственных абонентов сети HLR, проверяя, разрешены ли запрашиваемые пользователями услуги, ведет мониторинг находящихся online пользователей, организует регистрацию абонентов вновь " проявившихся" в зоне действия сети и т.п. Так же как и MSC, SGSN, в системе может быть и не один - в этом случае каждый узел отвечает за свой участок сети. Например, SGSN производства компании Motorola имеет следующие характеристики: каждый узел поддерживает передачу до 2000 пакетов в секунду, одновременно контролирует до 10000 находящихся online пользователей. Всего же в системе может быть до 18 SGSN Motorola.

Предназначение GGSN можно понять из его названия - это шлюз между сотовой сетью (вернее, ее частью для передачи данных GPRS) и внешними информационными магистралями (Internet, корпоративными интранет-сетями, другими GPRS системами и так далее). Основной задачей GGSN, таким образом, является роутинг (маршрутизация) данных, идущих от и к абоненту через SGSN. Вторичными функциями GGSN является адресация данных, динамическая выдача IP-адресов, а также отслеживание информации о внешних сетях и собственных абонентах (в том числе тарификация услуг).

В GPRS-систему заложена хорошая масштабируемость - при появлении новых абонентов оператор может увеличивать число SGSN, а при эскалации суммарного трафика - добавлять в систему новые GGSN. Внутри ядра GPRS-системы (между SGSN и GGSN) данные передаются с помощью специального туннельного протокола GTP (GPRS Tunneling Protocol).

Еще одной составной частью системы GPRS является PCU (Packet Control Unit - устройство контроля пакетной передачи). PCU стыкуется с контроллером базовых станций BSC и отвечает за направление трафика данных непосредственно от BSC к SGSN.

Но есть и альтернатива такой модернизации, без изменений в контролере (BSC) например компания Alcatel предлагает решение Alcatel EVOLIUM™ MFS 9135 Multi-BSS Fast packet Server (на рис.5.1 обозначен как MFS пунктирной линией) — это специальный сервер GPRS, предназначенный для поддержки существующих базовых станций Evolium BSS. Сервер располагается на площадке MSC или отдельным “рэком”, и поэтому его инсталляция требует только удаленной загрузки небольшого программного обеспечения без прерывания работы сети. Конструктивно сервер может состоять из одной или двух полок, вмещающих до 11 процессорных плат плюс 1 резервную каждая. В максимальной конфигурации сервер обслуживает 22 контроллера базовых станций (BSC) и обеспечивает одновременную обработку до 5280 каналов PDCH (Packet Data channels). В перспективе (при ориентации системы на мобильный Интернет) возможно добавление специального узла - IGSN (Internet GPRS Support Node - узел поддержки Интернет).

За управление и контроль GPRS-системы отвечает OMC-R/G (Operation and Maintenance Center - Radio/GSN - центр управления и обслуживания радио/узла GPRS. Это интерфейс между системой и обслуживающим ее персоналом.

Прежде чем приступить к работе с GPRS, мобильная станция, так же как и в обычном случае передачи голоса, должна зарегистрироваться в системе. Как уже было сказано, регистрацией (" прикреплением" (attachment) к сети) пользователей занимается SGSN. В случае успешного прохождения всех процедур (проверки доступности запрашиваемой услуги и копирования необходимых данных о пользователе из HLR в SGSN) абоненту выдается P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity - временный номер мобильного абонента для пакетной передачи данных), аналогичный TMSI, который назначается мобильному телефону для передачи голоса (если абонентский терминал относится к классу А, то ему при регистрации выделяется как TMSI, так и P-TMSI).

Для быстрой маршрутизации информации к мобильному абоненту GPRS-система нуждается в данных о его месторасположении относительно сети, причем с большей точностью, нежели в случае передачи голосового трафика (HLR и VLR хранят номер Location Area (LA), в которой находится абонент). Но как возрастет служебный трафик в сотовой сети и расход энергии мобильным аппаратом, если телефон будет информировать систему каждый раз при переходе от одной соты к другой! Чтобы найти разумный компромисс между объемом сигнального трафика в сети GPRS и необходимостью знать с высокой точностью местонахождение абонента принято деление терминалов на три класса:

1) IDLE (неработающий). Телефон отключен или находится вне зоны действия сети. Очевидно, что система не отслеживает перемещение подобных абонентов.

2) STANDBY (режим ожидания). Аппарат зарегистрирован (прикреплен) в GPRS-системе, но уже долгое время (определяемое специальным таймером) не работает с передачей данных. Местоположение STANDBY - абонентов известно с точностью до RA (Routing Area - область маршрутизации). RA мельче, чем LA (каждая LA разбивается на несколько RA, но, тем не менее, RA крупнее, чем сота, и состоит из нескольких элементарных ячеек).

3) READY (готовность). Абонентский терминал зарегистрирован в системе и находится в активной работе. Координаты телефонов, находящихся в режиме READY, известны системе (а, точнее, SGSN) с точностью до соты. Согласно этой идеологии, терминалы, находящиеся в STANDBY-режиме, при переходе из одного RA в другой посылают SGSN специальный сигнал о смене области маршрутизации (routing area update request). Если новая и старая RA контролируется одним SGSN, то смена RA приводит лишь к корректировке записи в SGSN. Если же абонент переходит в зону действия нового SGSN, то новый SGSN запрашивает у старого информацию о пользователе, а MSC, VLR, HLR и вовлеченные в работу GGSN ставятся в известность о смене SGSN. Когда телефон, работающий с GPRS-системой, перемещается в другую LA, то SGSN отправляет соответствующему VLR сообщение о необходимости смены записи о местонахождении абонента.

Интересно обстоят дела с маршрутизацией данных в случае роуминга GPRS-абонента. При этом возможны два варианта. SGSN в обоих случаях используется гостевой (VSGSN - Visited SGSN), а вот GGSN может использоваться либо гостевой (VGGSN - Visited GGSN), либо домашний (HGGSN - Home GGSN). В последнем случае между домашним и гостевым операторами должна существовать GPRS-магистраль (InterPLMN GPRS BackBone - GPRS-линия между разными мобильными сетями) для передачи трафика между HGGSN и мобильным абонентом. Кроме того, появляется необходимость в BG (Border Gateway - граничный шлюз) с обеих сторон с целью обеспечения защиты сетей от атак извне.

Следует отметить такой важный параметр, как QoS (Quality of Service - качество сервиса). Очевидно, что видеоконференция в режиме реального времени и отправка сообщения электронной почты предъявляют разные требования, например, к задержкам на пути пакетов данных. Поэтому в GPRS существует несколько классов QoS, подразделяющихся по следующим признакам:

· необходимому приоритету (существует высокий, средний и низкий приоритет данных);

· надежности (разделение на три класса по количеству возможных ошибок разного рода, потерянных пакетов и т.п.);

· задержкам (задержки информации вне GPRS-сети в расчет не принимаются);

· количественным характеристикам (пиковое и среднее значение скорости);

Класс QoS выбирается индивидуально для каждой новой сессии передачи данных. Кроме QoS, в характеристику сессии передачи данных входит тип протокола (PDP type - Packet Data Protocol type); PDP-адрес, выданный мобильной станции (выдача адресов бывает как статической, так и динамической); а также адрес GGSN, с которым идет работа. " Профиль" сессии (в англоязычной литературе принято обозначение " PDP context") записывается в телефон, а также в обслуживающие его SGSN и GGSN. Одновременно может поддерживаться несколько профилей передачи данных для каждого пользователя.

Пакетная передача данных предусматривает два режима " соединений":

· PTP (Point-To-Point - точка-точка);

· PTM (Point-To-Multipoint - точка-многоточие).

Широковещательный режим РТМ в свою очередь подразделяется на два класса:

1)PTM-M (PTM-Multicast) - передача необходимой информации всем пользователям, находящимся в определенной географической зоне;

2)PTM-G (PTM-Group Call) - данные направляются определенной группе пользователей.

Поддержка режима " многоточечной" передачи информации PTM ожидается в будущих спецификациях GPRS.

2.5.3 Абонентские терминалы для GPRS технологии

Для работы с системой пакетной передачи данных необходимо иметь специальный телефон, совместимый с GPRS. GPRS-терминалы подразделяются на три класса:

1) Устройства класса А способны одновременно работать как с передачей голоса, так и с передачей данных (они, говоря техническим языком, обладают возможностью функционировать как в режиме коммутации каналов (circuit switched), так и в режиме коммутации пакетов (packet switched). Подчеркну - речь идет об одновременной работе в разных режимах);

2)Устройства класса В могут осуществлять либо передачу голоса, либо передачу данных, но не одновременно;

3) Устройства класса С поддерживают только передачу данных и не могут быть использованы для голосовой связи. Как правило, это разного рода компьютерные платы для обеспечения беспроводного доступа к данным.

Максимальная скорость передачи данных определяется, в первую очередь, количеством каналов, с которыми одновременно может работать абонентский терминал. Один канал обеспечивает передачу данных со скоростью до 13.4 кбит/с.

Французская фирма SAGEM стала одним из первых производителей, представивших GPRS-совместимые телефоны. Модель Sagem MC-850, относится к классу В и имеет один канал для передачи данных и три - для приема, а чуть более современный Sagem MW-959, включает в себя уже четыре канала для входящего трафика (на передачу остался по-прежнему один канал, также не изменился класс устройства). Таким образом, максимальная скорость приема данных с помощью телефона Sagem MW-959 составляет 53.6 кбит/с, а передачи - 13.4 кбит/с.

Следующим шагом от GSM к сетям третьего поколения UMTS (Universal Mobile Telephone System) является технология EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution - в вольном переводе " передача данных на повышенной скорости"), позволяющая осуществлять перекачку информации на скоростях до 384 кбит/с в восьми GSM-каналах (48кбит/с на канал). Для внедрения EDGE " поверх GPRS" операторам необходимо будет заменить аппаратуру базовых станций BTS, а пользователям - приобрести поддерживающие EDGE телефонные аппараты. Сложно представить, что должен делать абонент сотовой сети GSM, чтобы ему не хватило скорости в 170 кбит/с, предлагаемой GPRS.

2.6 Планирование и контроль сети GPRS в стандарте GSM

2.6.1 Программа Alcatel GPRS – SGSN Management, позволяет (рис.6.1):

Рисунок 6.1 - Функции программы Alcatel GPRS – SGSN Management

Мониторинг сети GPRS

- Наблюдение за работой GPRS средств: MFS, SGSN, GGSN (GPU плат), расположенных в различных регионах Казахстана;

- Анализ сообщений, приходящих на ОМС – PS;

- Анализ статистических данных конкретно по каждому объекту сети в предполагаем месте неисправности;

- Просмотр состояний GPRS средств, детальное изучение плана передачи данных по которым пришло сообщение;

- Выявление нарушений в работе GPRS оборудования.

Составление ежедневных рапортов

- Ежедневное составление и отправка рапорта по неисправностям GPRS средств;

- Ежедневный сбор и анализ статистики.

Запуск в эксплуатацию нового GPRS оборудования

- Подготовка базы на основании данных, присылаемых плановым отделом;

- Создание нового элемента в системе OMC - PS;

- Загрузка оборудования;

- Анализ статистики.

Выполнение изменений в базе данных на ОМС-PS

- Анализ полученной от отдела планирования информации;

- Проведение изменений, активизация;

- Анализ статистики.

Это программное обеспечение, основанное на “Unix open windows”, включает в себя меню определенных модулей, показанных на рис.6.2. Выбрав, один из модулей, оператор имеет возможность получить более детальную информацию по указанному объекту (рис.6.3).

Рисунок 6.2 - Меню “Unix open windows”

Рисунок 6.3 - Программное отображение GPRS оборудования

2.6.2 Крафт терминал GPRS сети

Крафт терминал позволяет контролировать и производить анализ GPRS сети с различным множеством функций. Оператор может производить оценку эффективности загрузки сети по передачи информации (рис.6.4). Можно выбрать различную длину загрузки и определенный промежуток времени.

Также можно произвести анализ загрузки количества абонентов за определенный период времени (рис.6.5).

Рисунок 6.4 - Временная загрузка сети передачи данных

Рисунок 6.5 - Загруженность сети в зависимости от количества абонентов за определенный период времени.

3. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

3.1 Безопасность труда при работе с дисплеем

Режим работы оператора с компьютером ежедневный, посменный, требующий от работающего постоянного внимания. Поэтому обеспечение безопасных здоровых условий труда способствует повышению трудоспособности, уменьшению усталости работника.

Условия работы за монитором противоположны тем, которые привычны для наших глаз. В обычной жизни мы воспринимаем в основном отраженный свет, а объекты наблюдения непрерывно находятся в поле нашего зрения в течение хотя бы нескольких секунд. А вот при работе за монитором мы имеем дело с самосветящимися объектами и дискретным (мерцающим с большой частотой) изображением, что увеличивает нагрузку на глаза.

Таким образом, характерной особенностью труда за компьютером является необходимость выполнения точных зрительных работ на светящемся экране в условиях перепада яркостей в поле зрения, наличии мельканий, неустойчивости и нечеткости изображения. Объекты зрительной работы находятся на разном расстоянии от глаз пользователя (от 30 до 70 см) и приходится часто переводить взгляд в направлениях экран-клавиатура-документация (согласно хронометражным данным от 15 до 50 раз в минуту). Частая переадаптация глаза к различным яркостям и расстояниям является одним из главных негативных факторов при работе с дисплеями. Неблагоприятным фактором световой среды является несоответствие нормативным значениям уровней освещенности рабочих поверхностей стола, экрана, клавиатуры. Нередко на экранах наблюдается зеркальное отражение источников света и окружающих предметов. Все вышеизложенное затрудняет работу и приводит к нарушениям основных функций зрительной системы. Работающие с видеодисплейными терминалами предъявляют жалобы на боль и ощущение «песка» в глазах, покраснение век, трудности перевода взгляда с близких на далекие предметы. Отмечается быстрое утомление и затуманенность зрения, двоение предметов. Комплекс выявляемых нарушений был охарактеризован специалистами как «профессиональная офтальмопатия» или астенопия — субъективные зрительные симптомы дискомфорта или эмоциональный дискомфорт, являющийся результатом зрительной деятельности.

Частота проявления астенопии зависит от рабочей ситуации, продолжительности работы за экраном и наличия у пользователя нарушений зрения, глазных болезней или наследственной склонности к таковым. В частности, после достижения 40-летнего возраста операторы должны регулярно проходить офтальмологическое обследование ввиду вероятности появления пресбиопии — старческой дальнозоркости, способствующей возникновению или усилению зрительного дискомфорта. Что касается риска появления миопии — близорукости, то при соблюдении режима труда и отдыха она, как правило, может возникнуть или усилиться только у людей, изначально к ней склонных.

Графическое устройство отображения информации (видеомонитор) соответствует действующим санитарно-гигиеническим нормам.

Видеомонитор должен иметь (как минимум) следующие технические характеристики:

1) Размер экрана по диагонали не менее 14 дюймов;

2) Частота регенерации изображения (частота кадровой развертки) в двух режимах: основной - не менее 70 Гц и дополнительный - 60 Гц;

3) Величина детального контраста, вычисляемая как отношение максимальной и минимальной яркостей в изображении знака не менее 5: 1;

4) Монитор имеет антибликовое покрытие с коэффициентом отражения не более 0, 5;

5) Монитор имеет возможность регулировки положения экрана: по наклону в пределах _+ 15. по повороту в пределах _+ 30 по высоте сдвиг по высоте _+ 150-200 мм; (допустимо) регулировки в тех же пределах только по наклону и повороту;

6) В зоне легкой досягаемости (предпочтительно на лицевой панели) должны находиться ручки управления " яркость" и " контрастность". На лицевой панели находится индикатор наличия питания зеленого цвета;

7) Нестабильность положения изображения (низкочастотное дрожание изображения, колебания положения точки по уровню 50% яркости) в диапазоне частот от 0, 05 до 10 Гц: не более 0, 1 мм;

8) Обеспечивается снятие электростатического заряда с поверхности экрана, исключающее искрение и запыление.

Видеоконтроллер в составе системного блока (во взаимодействии

видеомонитором) обеспечивает нижеследующее:

1) Наличие многоцветного графического режима, при котором на экране отображается не менее: 480 строк по 640 точек (256 цветов одновременно);

2) При отображении алфавитно-цифровой информации на экране монитора отображение не менее: 24 строк по 80 символов в строке;

3) Скорость вывода алфавитно-цифровой информации на экран (из программы пользователя) не менее: 1000 символов в секунду (без роллирования); 3000 символов в секунду (с роллированием).

К числу вредных факторов, с которыми сталкивается человек, работающий за монитором, относятся рентгеновское и электромагнитное излучения, а также электростатическое поле. В таблице 7.2 приведены допустимые значения параметров излучений, генерируемые мониторами.

Таблица 7.2 Допустимые значения параметров излучений, генерируемых видеомониторами.

Согласно ГОСТ 12.2.032-78 конструкция рабочего места и взаимное расположение всех его элементов должно соответствовать антропометрическим, физическим и психологическим требованиям. Большое значение имеет также характер работы. В частности, при организации рабочего места оператора должны быть соблюдены следующие основные условия:

· оптимальное размещение оборудования, входящего в состав рабочего места;

· достаточное рабочее пространство, позволяющее осуществлять все необходимые движения и перемещения;

· необходимо естественное и искусственное освещение для выполнения поставленных задач;

· уровень акустического шума не должен превышать допустимого значения.

Главными элементами рабочего места оператора являются компьютерный стол и кресло. Основным рабочим положением является положение сидя. Рабочее место для выполнения работ в положении сидя организуется в соответствии с ГОСТ 12.2.032-78.

Рабочая поза сидя вызывает минимальное утомление оператора. Рациональная планировка рабочего места предусматривает четкий порядок и постоянство размещения предметов, средств труда и документации. То, что требуется для выполнения работ чаще, расположено в зоне легкой досягаемости рабочего пространства.

Рабочее сиденье удовлетворяет следующим требованиям: обеспечение положения тела, при котором нагрузка на мышцы оптимальная и способствует нормальной деятельности оператора; создает возможность изменения рабочей позы для снятия напряжения мышц и предупреждения общего утомления (что особенно важно при малоподвижном состоянии оператора); обеспечивает свободное перемещение и фиксацию тела относительно рабочей поверхности. Горизонтальная поверхность и спинка сиденья могут быть плоскими или профилированными. Профилирование характеризуется углами наклона спинки (4-5 град. в сторону спинки) и плоскость сидения (10-15 град. вверх от плоскости сидения). Оптимальным также считается расположение, когда передний край сидения вдвинут под стол на 100-150 мм. Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте программиста должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:

· недостаточность освещенности;

· чрезмерная освещенность;

· неправильное направление света.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности.

Расчет освещенности рабочего места сводится к выбору системы освещения, определению необходимого числа светильников, их типа и размещения. Искусственное освещение в помещениях эксплуатации ПЭВМ должно осуществляться системой общего равномерного освещения. Допускается установка светильников местного освещения для подсветки документов. Оно не должно создавать бликов на поверхности экрана.

В качестве источников света при искусственном освещении рекомендуется применять люминесцентные лампы типа ЛБ со светильниками серии ЛПО36 с зеркализованными решетками. При устройстве отражённого освещения в производственных и административно – общественных помещениях допускается применение металлогалогенных ламп мощностью до 250 Вт. Лампы накаливания лучше использовать для местного освещения зоны рабочего документа (клавиатуры, книги, тетради).

В поле зрения оператора должна отсутствовать прямая и отраженная блескость. Для снижения блескости необходимо:

1 использовать для общего освещения светильники с рассеивателями и экранирующими решетками, яркость которых в зоне углов излучения более 50 градусов от вертикали не должно превышать 200 кд/м²;

2 использовать для местного освещения светильники с непросвечивающими отражателями и защитным углом не менее 40 градусов.

Искусственное освещение выполняется посредством электрических источников света двух видов: ламп накаливания и газоразрядных ламп. Для освещения помещений рекомендуется принимать газоразрядные лампы.

Рассчитаем систему общего искусственного для операторской комнаты, площадью S=12*14м², высотой H=2, 9м, с побеленным потолком и светлыми стенами с закрытыми белыми шторами. Рабочая поверхность расположена на высоте h_раб=0, 8м. Источники света газоразрядные лампы.

Освещение считаем по методу коэффициента использования светового потока, который предназначен для расчета общего освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затеняющих предметов.

Световой поток ламп в светильнике находится по формуле:

, (3.1)

где Е – нормируемая освещенность, лк.;

К_з – коэффициент запаса;

S – освещаемая площадь, м²;

z – коэффициент неравномерности освещения (принимается 1.1-

1.2);

N – число светильников;

h – коэффициент использования светового потока.

Для помещений общественных зданий (рабочих помещений) при искусственном освещении газоразрядными лампами, исходя их СНиП II-4-79, коэффициент запаса К_з = 1, 5, а Е=300лм для зрительной работы высокой точности.

Определим число светильников:

, (3.2)

где L – расстояние между рядами источников света,

, (3.3)

где l - коэффициент наивыгоднейшего расположения светильника,

задается от 1, 2 до 1, 8

h_р – расчетная высота, м;

h_р= H – h_раб – h_св, (3.4)

где h_св – высота свеса до 1м, если H 5м

h_р= 2, 9 – 0, 8 – 0, 7 = 1, 4м

Тогда

Количество источников света:

,

Для равномерного распределения N возьмем равным 36

Индекс помещения:

, (3.5)

где А – длина помещения, м;

В – ширина помещения, м;

Тогда ,

Исходя из данных коэффициент отражения потолка и пола по данным СНиПа , т.к. потолок свежепобеленный и также стены с закрытыми белыми шторами и далее выбираем коэффициент использования светового потока, учитывая индекс помещения i = 4, 6, коэффициент использования светового потока h = 0, 8.

Тогда, лм.

Выбираем из СНиПа по техническим данным газоразрядных ламп подходящую нам лампу, исходя из полученного светового потока:

Лампа типа – ЛД – это газоразрядная лампа низкого давления;

Номинальная мощность – 40Вт;

Номинальный световой поток – 2340лм.

Размеры лампы:

Диаметр d = 40мм;

Длина по штырькам l = 1213, 6 мм.

Схематически размещение ламп показано на рис.7.1

3.2 Пожарная безопасность в вычислительном центре

Пожарная безопасность - состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Причины пожаров и взрывов могут быть электрического и неэлектрического характера.

Причинами пожаров и взрывов неэлектрического характера могут быть:

· Неосторожное обращение с огнем.

· Неисправность производственного оборудования.

· Курение в пожароопасных помещениях.

К причинам электрического характера относятся:

· Искрение в электрических аппаратах, электростатические разряды и удары молнии;

· Токи коротких замыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, а также значительные электрические перегрузки проводов и обмоток электрических аппаратов;

· Плохие контакты в местах соединения проводов;

· Электрическая дуга, возникающая в результате ошибочных операций с коммутационной аппаратурой при переключениях в электроустановках или во время дуговой электрической сварки, которая может вызывать воспламенение расположенных вблизи горючих материалов и маслонаполненных аппаратов.

Организация мероприятий по предотвращению пожара.

· Проведение инструктажа 1 раз в год. Производится административно-техническим персоналом.

· Разработка путей эвакуации людей при пожаре. Для эвакуации время 3 минуты. Эвакуационные выходы – это выходы непосредственно наружу, выходы непосредственно на лестницу или коридор, имеющие выход наружу. Окно не является эвакуационным выходом.

· Использование средств тушения и предупреждения пожара (огнетушители, пожарная сигнализация).

Эффективным химическим средством тушения огня является углекислота. При быстром испарении углекислоты образуется снегообразная масса, которая, будучи направлена в зону пожара, снижает концентрацию кислорода и охлаждает горючее вещество.

В качестве средств местного пожаротушения применяются углекислотные огнетушители. Такие огнетушители применяются для тушения электропроводки и оборудования находящиеся под напряжением.

Ручные углекислотные огнетушители типов ОУ-2. Они приводятся в действие вручную открыванием вентиля путем вращения маховика против часовой стрелки.

Все огнетушители подвергаются периодической проверке и перезарядке.

Расчет установки пожаротушения.

Помещение, в котором находится операторская, относится к категории Д по пожаробезопасности, так как в нём содержатся несгораемые вещества и материалы в холодном состоянии.

В целях предотвращения пожаров, все помещения зданий и учреждений в обязательном порядке по возможности оборудуются установками автоматической пожарной защиты. Цель данных установок заключается в своевременном оповещении и последующим эффективным тушением горящих участков.

Одним из главных факторов определяющих эффективность установки пожаротушения, является время от начала действия контролируемого параметра, на извещатель, до момента его срабатывания. Поэтому для увеличения эффективности установки в целом устанавливается два типа пожарных извещателей. Ручные, устанавливаются в легко доступных для окружающих местах, а автоматические, устанавливаются в зависимости от контролируемого параметра и зоны действия.

Для нашего типа помещения используются пожарные извещатели типа ДТЛ (датчик тепловой легкоплавкий), срабатывающий при температуре 72С⁰, позволяющий контролировать площадь до 15м².Очень важна при этом система звукового и визуального оповещения, позволяющая вовремя организовать эвакуацию находящегося в помещении персонала.

Защищаемое помещение должно быть оборудовано специальным планом эвакуации, который располагается непосредственно при выходе из помещения.

Аэрозольные установки пожаротушения типа Т-2МА с тросовым пуском получили широкое распространение благодаря высокой эффективности в работе и относительно не сложным техническим обслуживанием. Поэтому для защиты операторской, данная установка является оптимальной.

Произведём расчёт установки аэрозольного пожаротушения.

Определим массу огнетушащего средства:

(3.6)

где q_расч = К × q_н × W_пом – расчётная масса огнетушащего средства, кг;

(К – коэффициент не учитываемых потерь, принимаемый по СН 75 – 76 равный 1, 07 - 1, 25, в зависимости от категории пожарной опасности производства в защищаемом помещении и степени его герметичности; q_Н – массовая огнетушащая концентрация огнетушащего средства 0, 22 – 0, 26 кг/м³ для состава 3, 5 Б2 (смесь 30% сжиженной углекислоты и 70% бромистого этила); W_пом – объём защищаемого помещения м³, W_пом = 119м³); К₂ – коэффициент, учитывающий остаток огнетушащего средства в системе, по СН 75-76 принимается 0, 1 – 0, 4 в зависимости от вида огнетушащего средства, диаметра и длины трубопровода; отсюда:

, (3.7)

Получим:

(3.8)

Определим число баллонов:

(3.9)

где 2 – коэффициент, учитывающий 100% запас огнетушащего средства, по СН 75 – 76; q_БАЛ – масса огнетушащего средства в баллоне (30кг);

отсюда:

(3.10)

Определим диаметр трубопроводов (мм)

Магистрального:

, (3.11)

где d_C – диаметр сифонной трубки в рабочем баллоне (10мм); n_ОДН – число баллонов, разряжаемых на данное направление (n_ОДН = 2).

Получим:

, (3.12)

Распределительного:

(3.13)

где d_М – диаметр магистрального трубопровода; q_P – количество огнетушащего средства подаваемого по распределительному трубопроводу;

q_М - количество огнетушащего средства, подаваемого по магистральному трубопроводу:

(3.14)

Определим требуемое число выпускных насадок n_Н:

(3.15)

где d_Н – диаметр насадка, мм, отсюда:

, (3.16)

Определим расчётное время выпуска огнетушащего средства в защищаемое помещение:

, (3.17)

где q_ТР – массовый расход огнетушащего средства через трубопровод данного направления, кг/с, (0, 7 кг/с); τ _Н - нормативное время тушения (150с).

, (3.18)