Локальная сеть GSM на основе OpenBTS. Часть 4. Предварительный анализ и выбор частотных ресурсов

С.А. Милованов

Локальная сеть GSM на основе OpenBTS

Часть 4. Предварительный анализ и выбор

частотных ресурсов

На данном этапе необходимо выбрать частотный диапазон, в котором будет работать проектируемая сеть. Согласно техническому заданию, разрабатываемая сеть должна предоставлять услуги GSM телефонии в диапазоне GSM-900. В соответствии с международными соглашениями на выделение рабочих частот в системах сотовой мобильной связи стандарта GSM-900, выделены частотные диапазоны, представленные в таблице 1 [1, стр.20].

Таблица 1. Рабочие частоты стандартов GSM 900/1800/1900

В соответствии со стандартом GSM-900 [1, стр.21]:

1. разнос между частотами в направлении мобильная станция => базовая станция – (MS =>BS) и в направлении базовая станция => мобильная станция – (BS=>MS) составляет 45 МГц (рис. 1, а);

2. отведенная для приема/передачи полоса частот шириной 25 МГц (рис. 1, а);

3. число дуплексных речевых радиоканалов равно 124 (рис. 1, в);

Рисунок 1. Характеристика полос частот стандарта GSM900

Необходимо выбрать дуплексный ревой радиоканал, не занятый в настоящее время иными базовыми станциями стандарта GSM-900. Список каналов с указанием принадлежащих им частот приема/передачи можно получить, проанализировав частотный план стандарта, или воспользоваться информацией на данном ресурсе:

http://gnuradio.org/redmine/attachments/115/all_gsm_channels_arfcn.txt.

Для сканирования частотного диапазона и выбора канала можно воспользоваться двумя решениями – программой «Kalibrate» и встроенным инструментом GNU Radio под названием «usrp_fft.py». Совокупное использование данных программ позволит заменить дорогостоящий аппаратный анализатор спектра.

Программа «Kalibrate» сканирует заданный частотный диапазон, находит работающие в нем базовые станции и использует их сигналы для вычисления частотной погрешности тактового генератора USRP [2]. На данном этапе программа «Kalibrate» позволит определить номера свободных дуплексных речевых каналов.

Скачать программу «Kalibrate» можно с ресурса «https://github.com/ttsou/kalibrate-uhd». Далее необходимо распаковывать архив в рабочую папку «/home/melsp/projects/openbts/kalibrate» и установить:

cd /home/melsp/projects/openbts/kalibrate/

./bootstrap && CXXFLAGS='-W -Wall -O3' ./configure && make

На следующем этапе необходимо просканировать диапазон GSM-900 и определить, на каких частотных каналах работают в настоящее время окружающие базовые станции других сетей GSM.

Команды для сканирования соседних BTS и определения уровня их сигнала:

cd /home/melsp/projects/openbts/kalibrate/src

./kal -s 900 -F 52000000

Результат сканирования выглядит подобным образом:

kal: Scanning for GSM-900 base stations.

chan: 1 (935.2MHz + 19Hz) power: 1646.47

chan: 2 (935.4MHz + 66Hz) power: 4393.39

chan: 9 (936.8MHz - 78Hz) power: 6614.72

chan: 11 (937.2MHz - 1Hz) power: 8222.58

chan: 13 (937.6MHz + 78Hz) power: 6933.77

chan: 17 (938.4MHz + 97Hz) power: 4359.20

chan: 22 (939.4MHz - 61Hz) power: 8913.26

chan: 24 (939.8MHz - 34Hz) power: 7263.17

chan: 26 (940.2MHz + 49Hz) power: 45240.55

chan: 27 (940.4MHz + 96Hz) power: 31808.23

chan: 30 (941.0MHz + 53Hz) power: 4888.96

chan: 32 (941.4MHz + 139Hz) power: 48534.89

chan: 38 (942.6MHz + 30Hz) power: 6940.81

chan: 80 (951.0MHz + 122Hz) power: 11946.46

chan: 86 (952.2MHz + 51Hz) power: 4856.95

chan: 89 (952.8MHz - 56Hz) power: 4745.11

chan: 91 (953.2MHz - 34Hz) power: 27924.65

chan: 95 (954.0MHz + 56Hz) power: 11624.48

chan: 97 (954.4MHz - 63Hz) power: 4423.39

chan: 109 (956.8MHz - 64Hz) power: 5459.34

chan: 114 (957.8MHz + 120Hz) power: 9757.76

Из полученного результата видно, что в настоящий момент есть масса свободных каналов, например под номерами 15 и 20. Каналы под данными номерами можно использовать в проектируемой сети, но целесообразно дополнительно проверить их с помощью программного анализатора спектра «usrp_fft.py».

Для передачи базовыми станциями в частотном канале №15 используется частота 938 МГц [3]. Для проверки данной частоты необходимо ввести команды:

cd /usr/local/bin

./usrp_fft.py --fft-size=256

Если выбранная частота не используется, то в её области будет наблюдаться относительно «гладкая» картина, как на рисунке 2:

Рисунок 2. Спектр в области частоты 938 МГц

Для сравнения можно проанализировать используемые 26-й и 32-й каналы (940.2 МГц и 941.4 МГц). Результаты представлены на рисунках 3 и 4.

Рисунок 3. Спектр в области частоты 940,2 МГц

Рисунок 4. Спектр в области частоты 941,4 МГц

На рисунках 3 и 4 в области исследуемых частот явно видны пики мощность, что свидетельствует о занятости каналов.

Итак, для работы проектируемой сети выбирается 15-й речевой дуплексный радиоканал GSM-900 со следующими частотами:

· в направлении MS => BTS – 893 МГц;

· в направлении BTS => MS – 938 МГц;

Использованная литература:

1. В.И. Попов, Основы сотовой связи стандарта GSM. - М.: Эко-Трендз, 2005.;

2. Сайт проекта «Kalibrate» [Электронный ресурс]. URL: http://thre.at/kalibrate/ (дата обращения: 20.04.2013);

3. Сайт проекта GNU Radio [Электронный ресурс]. URL: http://gnuradio.org/redmine/attachments/115/all_gsm_channels_arfcn.txt (дата обращения: 20.04.2013).