Розробка ділянки мережі стільникового зв’язку стандарту LTE для сільської місцевості

Лук'янов, Юрій  Вікторович
Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8053
Full metadata record
DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Воробкало, Тетяна Василівна	-
dc.contributor.author	Лук'янов, Юрій Вікторович	-
dc.date.accessioned	2026-03-12T13:38:21Z	-
dc.date.available	2026-03-12T13:38:21Z	-
dc.date.issued	2024	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/8053	-
dc.description.abstract	Мета роботи – вивчення особливостей та загальних принципів побудови мереж бездротового зв'язку на основі технології LTE і проектування мережі для обслуговування населеного пункту сільського типу, тобто з невеликим числом абонентів розміщених на території з достатньо великою площею.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	бездротовий звя'зок	uk_UA
dc.subject	технологія lte	uk_UA
dc.subject	технологія mimo	uk_UA
dc.subject	OFDMA модуляція	uk_UA
dc.title	Розробка ділянки мережі стільникового зв’язку стандарту LTE для сільської місцевості	uk_UA
dc.type	Bachelor Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	172 Електронні комунікації та радіотехніка (Телекомунікації)
Files in This Item:
File	Description	Size	Format
Б_172_Лукя_нов_Воробкало.pdf Restricted Access		1.52 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy
Show simple item record
Extracted text
 
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ 
ФАКУЛЬТЕТ ЕЛЕКТРОННИХ ТЕХНОЛОГІЙ, АВТОТРАНСПОРТУ ТА 
МАШИНОБУДУВАННЯ 
КАФЕДРА РОБОТОТЕХНІЧНИХ І ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙНИХ СИСТЕМ 
ТА КІБЕРБЕЗПЕКИ 
 
 
Допущений до захисту  
“____”  червня  2024 р. 
Завідувач кафедри РТСК  
д.т.н., професор  
_________Володимир ПАЛАГІН 
 
 
Пояснювальна записка 
до кваліфікаційної роботи 
 бакалавра  
(освітній ступінь) 
 
 
на тему:  
Розробка ділянки мережі стільникового зв’язку  
стандарту LTE для сільської місцевості 
 
Виконав: студент  4  курсу, групи ТК-206ск  
спеціальності 
172 «Телекомунікації та радіотехніка»  
(шифр і назва напряму підготовки, спеціальності) 
(освітня програма – «Телекомунікації»   
 Лук'янов Ю.В.  
(прізвище та ініціали) 
Керівник  Воробкало .В.  
(прізвище та ініціали) 
Рецензент  Протасов С.Ю.  
(прізвище та ініціали) 
 
 
 
 
 
 
Черкаси – 2024 року 
Форма № Н-9.01 
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ  
 
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування 
Кафедра робототехнічних і телекомунікаційних систем та кібербезпеки  
Освітній рівень бакалавр 
Спеціальність 172 – Телекомунікації та радіотехніка 
Освітня програма Телекомунікації 
  
ЗАТВЕРДЖУЮ: 
 Завідувач кафедри Палагін В.В. 
 «  »   2024 р. 
 
ЗАВДАННЯ 
НА ДИПЛОМНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ 
Лук'янову Юрію Вікторовичу 
(прізвище, ім’я, по батькові) 
1. Тема проекту (роботи) Розробка ділянки мережі стільникового зв’язку  
стандарту LTE для сільської місцевості 
 
Керівник проекту (роботи) Воробкало Тетяна Василівна, к.т.н., доцент 
 (прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) 
затверджені наказом по університету від « 20 » лютого  2024 р. № 49/04 
2. Термін здачі студентом закінченої роботи 05.06.2024 
3. Вихідні дані до проекту (роботи) Бездротовий зв'язок, технологія LТE,  
населений пункт, кількість мешканців 25000, низька щільність розселення 
 
 
4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить розробити) 
1. Бездротовий зв'язок, особливості технології LТE 
2. Розробка структури та вибір обладнання проектованої мережі  
3. Розрахунок основних параметрів проектованої мережі 
4. Охорона праці  
5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень)  
Назва роботи, особливості  технології LТE, узагальнена структура мережі LТE. 
Архітектура наземної мережі радіодоступу UMTS (E-UTRA) та базової мережі 
EPC. Структурна схема транспортної мережі LТE. Обладнання мережі. 
Характеристики спроектованої мережі. Охорона праці. 
 
 
6. Консультанти розділів проекту (роботи) 
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата 
Розділ 
консультанта завдання видав завдання прийняв 
1. Охорона праці Кожем’якін    
Олексій Сергійович 
    
    
    
 
   
 
   
 
   
  
7. Дата видачі завдання 20.02.2024 
 
КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН 
№ Назва етапів дипломного Строк виконання етапів 
Примітка 
з/п проекту (роботи) проекту (роботи) 
 
1. П ошук та огляд літератури  20.02.2024 
2. В ивчення особливостей технології LTE 29.02.2024  
3. Р озробка структури мережі 10.03.2024  
4. В ибір обладнання проектованої мережі  20.03.2024  
5. Р озрахунок основних параметрів мережі 20.04.2024  
6. О хорона праці 12.05.2024  
7. О формлення пояснювальної записки 26.05.2024  
8. Розробка презентації 05.06.2024  
    
    
    
  
    
Студент-дипломник Лук'янов Ю.В. 
 
   (підпис)  
  
 Керівник проекту Воробкало Т.В.  
 
   (підпис)  
 
 
ЗМІСТ 
сторінка 
Вступ ………………………………………………………………………………...5 
 
1. ТЕХНОЛОГІЇ БЕЗДРОТОВОГО ЗВ'ЯЗКУ …...……………..........................7 
1.1. Історія розвитку мобільних мереж від 1G до LTE …...…………………7 
1.2. Технологія LTE...........................................................................................10 
1.2.1. Особливості технології LTE ……………………………………..10 
1.2.2. Радіоінтерфейс мережі LTE ……………………………………...14 
1.2.3. Ортогональний частотний розподіл сигналів OFDMA в LTE …15 
1.3. Використання технології MIMO в мережах LTE ………………...........18 
1.5.  Взаємодія стандарту LTE з UMTS / GSM і стандартів не-3GPP ….....20 
 
2. РОЗРОБКА СТРУКТУРИ ТА ВИБІР ОБЛАДНАННЯ  
ПРОЕКТОВАНОЇ МЕРЕЖІ LTE........................................................................ 22 
2.1. Архітектура стандарту LTE …..................................................................22 
2.1.1. Узагальнена структура мережі LTE……………………………..22 
2.1.2. Мережа доступу E-UTRAN………………………………………23 
2.1.3. Базова мережа Evolved Packet Core (EPC)…….………………...24 
2.2. Вибір обладнання транспортної мережі технології LTE………………29 
2.3. Вибір керуючого обладнання мережі LTE……………………………..34 
2.4. Вибір обладнання базової станції LTE……………………………...…..37 
 
3. РОЗРАХУНОК ПРОЕКТОВАНОЇ МЕРЕЖІ.................................................42 
3.1. Розрахунок пропускної здатності мережі та кількості  
потенційних абонентів …..........................................................................42 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
Змн. Лист № докум. Підпис Дата  
 Розроб. Лук’янов Ю,В, Розробка ділянки мережі Літ. Арк. Акрушів 
 Перевір. Воробкало Т.В. стільникового зв’язку 3 77 
   стандарту LTE для сільської 
 Н. Контр. Воробкало Т.В. місцевості  ЧДТУ 
 Затверд. П алагін В.В. 
3.2. Розрахунок зон радіопокриття для мережі LTE …….…………………47 
3.3. Вибір оптичного кабелю та розрахунок сумарного затухання  
в кабелі………………………………………………………………………....51 
3.4. Вибір обладнання  та розрахунок схеми електроживлення……………54 
3.5. Частотно-територіальний поділ і розташування eNB на місцевості….59 
 
4. ОХОРОНА ПРАЦІ..............................................................................................61 
4.1. Аналіз умов праці, шкідливих та небезпечних факторів, які діють  
діють на дослідника, який працює в лабораторії …….................................61 
4.2. Розрахунок системи захисного заземлення обладнання  
лабораторії …………………………………………………………………....64 
 
Висновки ............................................................................................................…..74 
Список використаної літератури….....................................................................76 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
4 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
ВСТУП 
 
Широкосмуговий доступ на сьогоднішній день є однією з 
телекомунікаційних послуг, що найінтенсивніше розвиваються. Отримання 
інформації «з перших рук» стає важливим аспектом при здійсненні різного роду 
діяльності людиною, особливо, коли ця інформація має першорядне значення. 
Існує декілька способів організації телекомунікаційних послуг: виділена лінія, 
використання радіодоступу, супутникових і стільникових технологій – 
комбінування дротяних і бездротових технологій. 
Бездротовий зв'язок бере свій початок в 1898 році, коли було передано 
перше бездротове телеграфне повідомлення, і лише через сторіччя воно змогло 
розвинутися і стати доступним практично для кожного. Бездротові технології 
мають ряд переваг: простота установки (не потрібно прокладати фізичні дроти до 
приймального устаткування абонента), простота подальшого розширення 
системи, підключення труднодоступних об'єктів, ліквідовуються проблеми з 
організацією прокладки проводів і витрати пов'язані з цим процесом. 
Зараз одним з найбільш популярних є мобільний зв'язок – це зв'язок який 
використовує радіотехнології, при якому кінцеве обладнання хоча б одного із 
споживачів вільно переміщується в межах телекомунікаційної мережі, зберігаючи 
стале з’єднання з мережею. Історичний розвиток мобільного зв’язку нараховує 
покоління від 1G до 4G та навіть 5G. На даний час в України найбільш 
розповсюдженими є послуги четвертого покоління мобільного зв’язку (4G).  
Найважливіша перевага 4G - ємність мережі, тобто, можливість надати 
надійну і стійку передачу даних більшій кількості абонентів на більшій площі. 
Сімейство 4G складається з двох стандартів - WiMAX і LTE. Перший є еволюцією 
WiFi зі збільшеною площею покриття, а другий - черговим еволюційним 
втіленням GSM. 
Технологія LTE (Long Term Evolution) дозволяє абонентам відчути на собі 
всі переваги дуже вимогливих до ресурсів послуг і додатків, таких як 
інтерактивне ТБ, створювані користувачами відеокліпів, складні ігри,  професійні 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
5 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
послуги тощо. LTE використовує технологію радіодоступу OFDM (ортогональне 
частотне розділення каналів) разом з останніми досягненнями в області технології 
антен, має плоску архітектуру мережі на базі IP-протоколу.  
Проект LTE був початий в 2004 році, задовго до публікації IMT-Advanced. 
Розробка велася групою 3GPP, але з безпосередньою участю конкурентів-
союзників із стану CDMA. Звідси і вимоги до сумісності: абонентський термінал, 
маючи відповідну апаратну і програмну підтримку, може безшовний переходити з 
мережі LTE як в UMTS, так і в CDMA2000, WIMAX, і навіть в старі мережі GSM 
або IS-95.  
На даний час в України надання послуг мобільного зв’язку за технологією 
LTE широко розповсюджено в великих містах, і меншою мірою в сільській 
місцевості. Тому тема роботи є досить актуальною. А метою роботи є вивчення 
особливостей та  загальних принципів побудови мереж бездротового зв'язку на 
основі технології LTE і проектування мережі для обслуговування населеного 
пункту сільського типу, тобто з невеликим числом абонентів розміщених на 
території з достатньо великою площею. 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
6 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 1. ТЕХНОЛОГІЇ БЕЗДРОТОВОГО ЗВ'ЯЗКУ  
 
1.1. Історія розвитку мобільних мереж від 1G до LTE 
 
Перше покоління мобільного зв’язку (1G), з якого все почалося, було 
аналоговим і навіть не передбачало передачі даних, орієнтуючись на голосові 
виклики. З'явилася мережа в 80х роках і була представлена технологіями AMPS в 
США і поєднанням NMT і TACS в Європі [1]. Незважаючи на той факт, що саме це 
покоління стало "масовим" для мобільного зв'язку, попит на нього був вкрай 
низьким. Причинами були дорожнеча і жахлива якість з'єднання, яка не йшла ні в 
які порівняння з кабелем. 
Технології 2G стали результатом цифрового буму 90-х і дозволили 
мобільному зв'язку конкурувати з кабельним. США і Європа не зійшлися на одній 
технології і продовжили розвиватися в різних напрямках. Американці просували 
власну D-AMPS і ранні версії CDMA, а в Старому Світі зробили ставку на GSM. 
Друге покоління мобільного зв'язку початок ери повноцінної бездротової передачі 
даних. Почалося все з SMS і д формату CSD. Ця технологія першої дозволяла 
здійснювати передачу цифрових даних за допомогою дзвінка. Швидкість подібної 
транзакції досягала 14 кБіт/с і ніхто тоді й гадки не мав, як її використовувати. 
1997 рік став переломним в історії мобільного зв'язку. З'явилася технологія 
GPRS, яка забезпечувала безперервний потік передачі даних. Швидкість 
теоретично могла досягати 100 кБіт/с і дозволяла операторам тарифікувати трафік. 
GPRS з'явилася вкрай вчасно - повальне захоплення електронною поштою 
забезпечило новій технології величезну популярність. Гіпотетично, подібне 
нововведення тягнуло на третє покоління зв'язку. 
Інакше вирішив Міжнародний союз електрозв'язку (ITU), який в 1997 році 
затвердив стандарт IMT-2000, зараз відомий як 3G. Ключовим фактором стала 
швидкість передачі даних, яка досягала 2 Мбіт/с. Таким чином GPRS виявився між 
поколіннями і отримав статус 2.5G. Саме з цього часу швидкість стає головним 
чинником і локомотивом змін. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
7 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Заручником подібної ситуації став EDGE, який до цих пір є стандартом для 
України. Він був проміжним рішенням для операторів, які боялися витрачати 
гроші на сумнівний (на ті часи) 3G і дозволяв за мінімальні вкладення вичавити 
все що можна з GSM. Швидкість передачі даних підвищилася, але багато хто не 
стали витрачати час на подібне і відразу будували мережі третього покоління. 
Так що ж таке 3G? Це покоління зв'язку, яке об'єднує три стандарти - FOMA, 
UMTS і CDMA2000 [2]. Перший використовує Японія, два інших в рівних 
пропорціях розвиваються в США і Європі, які забули про звичку будувати різні 
мережі. UMTS - стандарт, який був створений для максимально простого переходу 
з GSM і по суті є наступною сходинкою його еволюції. А ось з CDMA2000 
трапився цікавий казус. При тому факті, що він був сертифікований як 3G, 
швидкість з'єднання становить лише 100 кБіт/с. 
У чому ж принципова різниця між другим і третім поколіннями зв'язку? 
Кількість частот в 3G дозволяє задіяти одночасно пакетну передачу цифрових 
даних і канальне підключення, а значить з'являється можливість говорити по 
телефону не втрачаючи зв'язку з "контактом" або будь-яким іншим сайтом. 2G 
подібної розкоші не дозволяла. 
Галузь не зупинилася і до 2010 року підтягла швидкість підключення в кілька 
разів. Мережа CDMA2000 отримала розвиток до EV-DO REV.A, а UMTS - 
протокол HSDPA +, який реально забезпечує швидкість до 42 Мбіт/с, а теоретично 
здатний розігнатися до 330 Мбіт/с. Як тільки зазвучали подібні цифри, 
маркетологи вирішили заробити і почали посилено просувати ідею 4G, в яку і 
повинні були увійти нові стандарти. Але тут знову з'явився Міжнародний союз 
електрозв'язку та сертифікував четверте покоління. До того ж зробив це так 
майстерно, що мережі, які відповідали б вимогам, з'явилися тільки через 5 років. 
Основною перевагою 4G повинна стати швидкість, що перевищує показники 
3G в 200-500 разів. Крім того, на відміну від попередника, мережі четвертого 
покоління не використовують канал для передачі голосу, а працюють тільки з 
цифровими даними. Це означає, що дзвінки перейдуть у формат VoIP і в 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
8 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
майбутньому може привести до відмирання класичної стільникового зв'язку на 
користь інтернет-телефонії [3]. 
На даний момент сімейство 4G складається з двох стандартів - WiMAX і LTE. 
Перший є еволюцією WiFi зі збільшеною площею покриття, а другий - черговим 
еволюційним втіленням GSM. З 2009 в світі запускається формат LTE + Advanced, 
який майже відповідає стандартам ITU. 
Більшість вважає, що найважливішою перевагою 4G є - величезна для 
бездротових технологій швидкість передачі даних. Музичний альбом можна 
закачати менш ніж за 10 секунд, а пару десятків випусків популярного серіалу - за 
80-100 хвилин. Втім, можна і не качати, а комфортно дивитися кіно онлайн в HD-
якості. Але уточнимо: якщо різниця в швидкостях передачі даних між 2G і 3G 
досить відчутна, то між 3-м і 4-м поколінням пересічний користувач зміни 
швидкості майже не помітить. Найважливіша перевага 4G - ємність мережі, 
можливість надати надійну і стійку передачу даних більшій кількості абонентів на 
більшій площі за менші гроші. 
Четверте покоління мобільного зв'язку - новий виток епохи інтернет. Вперше 
бездротовий інтернет може конкурувати з оптоволоконними мережами, 
перевершуючи їх у швидкості та доступності. Адже набагато простіше встановити 
одну базову станцію LTE, ніж плести павутину з кабелів. 4G - стандарт, який вийде 
за рамки смартфонів і швидше за все замін і швидше за все замінить провідний 
інтернет взагалі. А після еволюціонує в 5G. 
5G –  новий стандарт мобільного зв'язку п'ятого покоління. Він має значно 
вищу швидкість передачі даних, яка теоретично, може досягати до 10 Гбіт/с, що у 
десятки разів більше ніж в 4G LTE. Це означає миттєве завантаження даних та 
передачу великих файлів, відео високої чіткості без буферизації та набагато 
швидший відгук в онлайн-іграх.  
Новий стандарт також забезпечує набагато вищу надійність зв'язку, що 
особливо важливо для критичних застосунків, таких як медичні прилади, 
автономні автомобілі або системи промислового контролю. Завдяки технологіям, 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
9 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
таким як Massive MIMO (багатоантенні системи) та beamforming, 5G може 
забезпечити стабільний зв'язок навіть у високозавантажених мережах.  
Технологію 5G в Україні ще не впроваджено. Тому в роботі обмежимося 
розглядом технології 4G LTE. 
 
1.2.  Технологія LTE 
 
1.2.1.  Особливості технології LTE 
Розробка технології LTE (Long-Term Evolution) як стандарту офіційно 
почалася наприкінці 2004 року. Перед дослідниками постало питання про вибір 
технології фізичного рівня, яка б забезпечила високу швидкість передачі даних. 
Були запропоновані два варіанти: W-CDMA, вже використовується в мережах 
HSPA, і OFDM - нова технологія радіоінтерфейсу [3]. Після проведених 
досліджень було вирішено використовувати технологію OFDM (Orthogonal 
frequency-division multiplexing) - мультиплексування з ортогональним частотним 
поділом каналів. 
У травні 2006 року в рамках проекту 3GPP була створена перша 
специфікація на радіоінтерфейс E-UTRA (Evolved UMTS Terrestrial Radio Access). 
Ця специфікація увійшла в основу 3GPP Release 7. У грудні 2008 року була 
затверджена версія стандартів 3GPP Release 8, яка фіксувала архітектурні та 
функціональні вимоги до систем LTE. У середині 2009 року з'явилися перші 
дослідні системи на основі LTE. В кінці 2009 року шведська телекомунікаційна 
компанія Telia Sonera, спільно з Ericsson оголосила про запуск першої в світі 
комерційної мережі в Стокгольмі і Осло. 
На сьогоднішній день мережі стандарту LTE розгорнуті в більш ніж 80 
країнах світу і їх число швидко збільшується [4]. 
LTE розглядається багатьма, як природний спадкоємець поточних 
технологій 3G. Частково це пов'язано з тим, що він оновлює мережі UMTS до 
значно більш високих швидкостей передачі даних, як на скачування, так і на 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
10 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
закачування. Специфікація даної технології передбачає пікову швидкість 
скачування на рівні в 100 Мбит/сек, а закачування - у 50 Мбіт/сек. [3]. 
LTE передбачає два фундаментальних принципи. Перший принцип полягає 
в тому, що технологія, залишає позаду комутовані мережі своїх GSM-коренів і 
переходить на мережеву архітектуру all-IP. Це досить значний прорив, який 
означає, що технологія LTE  обробляє все, що передає, включаючи голос, і дані. 
Інший принцип полягає у використанні технології MIMO (або безлічі антен як на 
стороні адміністратора, так і на передавальній стороні) для поліпшення 
продуктивності зв'язку. Така система може використовуватися як для збільшення 
пропускної здатності, так і для зниження рівня перешкод [4]. 
Причина широкого розповсюдження LTE з боку бездротової індустрії 
полягає у відносній простоті переходу поточних мереж 3G на LTE. Для реалізації 
LTE потрібно створювати менше базових мережевих станцій, і проникнення в 
будинки абонентів в спектрі 700 MHz, що використовується в LTE, відбувається 
краще.  
Застосування операторами зв'язку технології LTE пов'язано, зокрема, з тим, 
що розгортання LTE-мереж надає значно більше можливостей, ніж мережі 
третього покоління. Наприклад, в LTE ефективніше використовується частотний 
спектр, тобто підвищена ємність та менша затримка сигналу (для невеликих 
пакетів цей показник може бути практично непомітні 5 мс). 
Впровадження технології LTE дозволяє провайдерам зв’язку  зменшити 
витрати, знизити сукупну вартість мережі, розширювати спектр послуг для 
абонентів, пов'язаних з передачею даних по швидкісних каналах. Різке 
збільшення швидкості передачі даних значно поліпшує якість надаваних послуг, 
що, буде сприяти поширенню нових платних мультимедійних сервісів, наприклад, 
таких як відеоконференції, соціальні мережі, багатофункціональні ігри, систем 
моніторингу, інтерактивні онлайн-додатки та ін. 
Перед технологією LTE висувають вимоги до сумісності: абонентський 
термінал, маючи відповідну апаратну і програмну підтримку, може безшовно 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
11 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
переходити з мережі LTE як в UMTS, так і в CDMA2000, WiMAX, і навіть у старі 
мережі GSM або IS-95. 
Отже LTE може базуватися на існуючій інфраструктурі, при цьому  
«остання миля» eUTRAN (evolved UMTS terrestrial radio access network) 
застосовує більшість вдалих знахідок технології WiMAX способи модуляції,: 
методи мультиплексування для низхідного трафіку, застосування декількох 
приймачів (MIMO), запит повторів (HARQ), формування адаптивної діаграми 
спрямованості. Для організації висхідного  каналу зв’язку (від абонента до базової 
станції) в технології використовується спрощений варіант мультиплексування 
(SC-FDMA). 
Ще однією важливою частиною специфікації LTE є використовувана 
інфраструктура. 3GPP пропонує використання системної архітектуру ядра мережі 
SAE (System Architecture Evolution). Можна сказати, шо SAE являє собою апгрейд 
ядра мережі GPRS [5]. За рахунок повного переходу на протокол IP 
(комп'ютерний) значно спрощується розробка пристроїв і програмного 
забезпечення до них. Також зникає архаїчна схема комутації каналів - весь трафік, 
в тому числі і голосова передача , передається за допомогою технології VoIP, з 
відповідними багаторівневими гарантіями (QoS). Базові станції мережі отримають 
нові високошвидкісні інтерфейси, для забезпечення вимог до продуктивності і 
часу відгуку, а також повинні бути  наділені значно більшими повноваженнями, 
тобто значною мірою виконуючи функції контролерів радіомережі (RNC, radio 
network controller)  
Отже можна виділити наступні  основні параметри технології LTE [5]. 
Технологія множинного доступу: 
прямий канал (Downlink - DL) - OFDMA; 
зворотний канал (Uplink - UL) - SC-FDMA; 
Бітова швидкість: 
прямий канал (DL): 100 - 300 Мбіт / с; 
зворотний канал (UL): 50 - 172,8 Мбіт / с. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
12 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Робочий діапазон частот: 450 МГц; 700 МГц; 800 МГц; 1800 МГц; 2,1 ГГц; 
2,4 - 2,5 ГГц; 2,6 - 2,7 ГГц. 
Ширина смуги радіоканалу: 1,4 - 20 МГц. 
Ємність осередки (кількість обслуговуваних абонентів): 
більше 200 користувачів при смузі 5 МГц; 
більше 400 користувачів при смузі більше 5 МГц. 
Радіус осередки: 5 - 30 км. 
Мобільність: швидкість переміщення до 250 км / ч. 
Параметри MIMO: 
прямий канал (DL): 2TX Ч 2RX, 4TX Ч 4RX; 
зворотний канал (UL): 2TX Ч 2RX. 
Спектральна ефективність: 5 біт / сек / Гц. 
Підтримувані типи модуляції: 
прямий канал (DL): 64 QAM, QPSK, 16 QAM. 
зворотний канал (UL): QPSK, 16 QAM. 
Значення затримки (latency): 5мс. 
Послуги, що надаються мережами LTE, мають більш широкий спектр 
порівняно з мережами 2G/3G. У першу чергу це пов'язано з високою пропускною 
здатністю мережі і підвищеною швидкістю передачі даних, а так само з 
переходом на концепцію «все через IP». Основними послугами, що надаються 
мережею LTE є наступні: 
- пакетна передача мови; 
- доставка електронної пошти; 
- передача Інтернет-файлів; 
- передача мультимедійних повідомлень; 
- потокове відео; 
- мультимедійне мовлення, що включає в себе потокові послуги, послуги із 
завантаження файлів, телевізійні послуги; 
- онлайн-ігри через мобільні і фіксовані термінали різних типів; 
- VoIP і високоякісні відеоконференції; 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
13 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
- мобільні платежі з передачею реквізитів та ідентифікаційної інформації. 
Отже, можна виділити наступні основні особливості технології LTE: 
1) Обмін даними  в  LTE між клієнтським обладнанням і базовою станцією 
4G може здійснюватися двома способами: на основі частотного поділу каналів 
(FDD) та часового поділу каналів (TDD). Широкого поширення набуло саме 
частотне розділення (FDD), при якому використовується дві різні смуги частот 
для вхідного і вихідного трафіку. За рахунок цього користувач може одночасно як 
приймати, так і відправляти дані. 
2) Використання технології множинного доступу на основі ортогонального 
частотного поділу сигналів OFDMA.  
3) Підтримка технології антен з багатоканальним входом та 
багатоканальним виходом (MIMO)  
 
1.2.2.  Радіоінтерфейс мережі LTE 
Радіоінтерфейс мережі LTE E-UTRAN підтримує обидва методи 
дуплексного рознесення каналів: частотний FDD і часовий TDD [3]. 
Функціонування мереж LTE може здійснюватися в частотних діапазонах з різною 
шириною. Сигнали низхідного і висхідного напрямків можуть займати смуги від 
1,4 до 20 МГц в залежності від кількості активних ресурсних блоків. Передача 
інформації у висхідному і низхідному напрямках організована в кадрах, 
тривалість яких дорівнює 10 мс. Кадри поділяються на більш дрібні тимчасові 
структури - слоти. 
 
Рис. 1.1. Методи дуплексного рознесення каналів: частотний FDD  
і часовий TDD 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
14 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
У режимі з частотним рознесенням FDD кадр ділиться на 20 слотів, що 
нумеруються від нульового до 19-го, кожен з яких має тривалість 0,5 мс. У 
режимі FDD часовий ресурс в межах кадру розділений навпіл для передачі в 
протилежних напрямках. Фізичні канали в режимі FDD в протилежних напрямках 
мають обов'язковий дуплексний рознос. Режим часового рознесення каналів TDD 
має асинхронну природу. Передача даних в режимі TDD відбувається одночасно в 
обох напрямках в одному діапазоні частот [6]. 
 
1.2.3. Ортогональний частотний розподіл сигналів OFDMA в LTE 
Особливістю радіоінтерфейсу в мережі LTE є використання технології 
множинного доступу OFDMA - мультиплексування з ортогональним частотним 
поділом [7].  
Одна з основних цілей використання технології OFDMA є боротьба з 
перешкодами, викликаними багатопроменевим поширенням сигналу, так як 
OFDM-сигнал розглядається як безліч повільно модульованих вузькосмугових 
сигналів, а не як один швидко модульований широкосмуговий сигнал. Технологія 
OFDM заснована на формуванні багаточастотного сигналу, що складається з 
безлічі піднесуть частот (рис.1.2).  
 
 
 
Рис.1.2. Багаточастотний OFDM сигнал 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
15 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Для формування OFDM-сигналу, потік послідовних інформаційних 
символів тривалістю Ті/N (Ті - тривалість одного символу) розбивається на блоки, 
що містять N символі. Далі блок послідовних інформаційних символів 
перетворюється на блок паралельних символів, в котрому кожен інформаційний 
символ буде відповідати певній частоті багаточастотного сигналу. 
 
 
Рис. 1.3 - Структурна схема формування OFDM-сигнала 
 
У лінії «вниз» мережі LTE зазвичай застосовують такі види модуляції: 
QPSK, 16 QAM, 64 QAM. При формуванні OFDM/QAM-сигналу застосовують  
дискретне зворотне швидке перетворення Фур'є [7]. Формування OFDM-сигналу в 
передавачі базової станції мережі LTE показано на рисунку 1.3. 
Для боротьби з міжсимвольною інтерференцією використовуються циклічні 
префікси ЦП (СР). Можуть застосовувати, як  короткі так і  довгі префікси, 
тривалість яких дорівнює 4,7 мкс і 16,7 мкс відповідно. 
Для лінії «вниз» в мережі LTE  зазвичай визначено три фізичні і чотири 
транспортних каналів: 
- PDCCH (Physical Downlink Control Channel) - фізичний канал 
управління «вниз»; 
- ССРСН (Common Control Physical Channels) - загальний фізичний канал 
управління, передає службову інформацію; 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
16 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
- PDSCH (Physical Downlink Shared Channel) - загальний транспортний 
фізичний канал лінії «вниз», призначений для передачі даних і 
мультимедіа з високою швидкістю; 
- РСН (Paging Cannel) - транспортний канал виклику (пейджингу); 
- ВСН (Broadcast Cannel) - транспортний мовний канал; 
- MCH (Multicast Channel) - транспортний канал мовлення в групі. 
- DL-SCH (Downlink Shared Channel) - загальний транспортний канал 
лінії «вниз»; 
У лінії «вгору» радіоінтерфейсу мережі LTE зазвичай використовується 
технологія SC-FDMA (Single Carrier-Frequency Division Multiple Access), це є 
множинний доступ з мультиплексуванням з частотним рознесенням передачі на 
одній несучої [7]. На рисунку 1.3 показана схема передачі даних за допомогою 
технології SC-FDMA. 
 
 
Рис. 1.4 - Передача даних за допомогою технології SC-FDMA 
 
Для виключення взаємного впливу користувачів в лінії «вгору» мережі LTE 
вводяться циклічні префікси, а також використовуються ефективні еквалайзери в 
прийомних пристроях. Розподіл частотного ресурсу між абонентами здійснюється 
ресурсними блоками, кожному з яких відповідає смуга частот 180 кГц, що при 
розносі  між  сусідніми  піднесучими  частотами в 15 кГц відповідає 12 
піднесучих [3]. Максимальна кількість доступних ресурсних блоків залежить від 
виділення системі діапазону частот, значення якого може доходити до 20 МГц. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
17 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
У лінії «вгору» мережі LTE використовуються три фізичних і два 
транспортних каналів: 
- PRACH (Physical Random Access Channel) - фізичний канал довільного 
доступу; 
- PUSCH (Physical Uplink Shared Channel) - фізичний розподільний 
транспортний канал лінії «вгору»; 
- PUCCH (Physical Uplink Control Channel) - фізичний канал управління 
«вгору»; 
- UL-SCH (Uplink Shared Channel) - суміщений канал лінії «вгору» ; 
- RACH (Random Access Channel) - транспортний канал випадкового 
доступу. 
 
 
1.3.  Використання технології MIMO в мережах LTE 
 
Технологія MIMO в мережах LTE відіграє одну з важливих ролей у 
забезпеченні високих швидкостей передачі даних [8]. 
Взагалі, MIMO (Multiple Input Multiple Output) це множинний вхід та 
множинний вихід, тобто технологія, яка представляє собою бездротовий доступ, 
що передбачає використання декількох передавачів і приймачів для одночасної 
передачі більшої кількості даних. Технологія MIMO використовує ефект передачі 
радіохвиль, багатопроменевим поширенням, коли передані сигнали відбиваються 
від безлічі об'єктів і перешкод і приймаюча антена сприймає сигнали під різними 
кутами і в різний час [8]. Застосування технології MIMO надає наступні 
можливості:  
• збільшення завадостійкості каналів зв'язку, за рахунок їх компенсації 
на приймальному пристрої та  зменшення відносного числа бітів, прийнятих з 
помилкою; 
• розширення зони покриття радіосигналами та згладжування в ній 
«метрових» зон; 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
18 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• збільшення пропускної спроможності каналів зв'язку за рахунок 
формування системної обробки сигналів, заснованої на різних фізичних 
принципах (кодове рознесення за допомогою ортогональних кодів, частот, 
просторове рознесення сигналів, поляризаційне рознесення). 
• збільшення ефективності застосування частотного  спектра за рахунок 
передачі даних в паралельних потоках; 
• застосування одночасно декількох шляхів поширення сигналу, що 
збільшує ймовірність роботи по трасам, на яких менше проблем з завмираннями, 
перевідбиваннями тощо; 
Робота систем MIMO може бути організована за двома принципами: за 
принципом просторово-часового кодування і за принципом просторового 
ущільнення [8]. 
У разі просторового ущільненя різні передавальні антени передають різні 
частини блоку інформаційних символів або різні інформаційні блоки. Передача 
даних ведеться паралельно з двох або більше антен. На приймальній стороні 
відбувається прийом і розподіл сигналів різних антен.  
У разі просторово-часового кодування, з усіх передавальних антен 
здійснюється передача одного і того ж потоку даних з використанням схеми 
попереднього кодування. 
Антенні конфігурації технології MIMO можуть бути симетричні (2 Ч 2, 4 Ч 
4) і несиметричні (1 Ч 2, 2 Ч 4). На рисунку 1.5 показана структурна схема MIMO- 
[9]. 
  
 
Рис. 1.5.  Структурна схема MIMO-системи 2Ч2 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
19 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
1.4.  Взаємодія стандарту LTE з UMTS / GSM і стандартів не-3GPP 
 
Підтримка мобільності абонентського терміналу при його переміщенні із 
зони обслуговування однієї мережі в зону обслуговування іншої - є важливим 
завданням, що виникає при взаємодії мережі LTE з мережами мобільного зв'язку 
стандартів 3GPP (UMTS / GSM / HSPA +) [5]. Взаємодія мережі LTE з мережами 
3GPP полягає в забезпеченні дискретної мобільності (роумінгу) і забезпечення 
безперервної мобільного зв'язку (хендовера). 
Основними інтерфейсами взаємодії мережі LTE з мережами 3GPP є 
інтерфейси S3, S4 і S12. Дані інтерфейси забезпечують взаємодію логічного 
елемента управління мобільністю MME і шлюзу S-GW мережі LTE з сервісним 
вузлом SGSN мереж 3G за допомогою тунельного протоколу GTP (GPRS 
Tunnelling Protoсol). Протокол GTP призначений для передачі даних площині 
управління (протокол GTP-C) і для передачі даних площині користувача 
(протокол GTP-U). В умовах роумінгу шлюз S-GW візитною мережі взаємодіє з 
шлюзом P-GW (шлюз взаємодії з пакетними мережами) домашньої мережі. 
Взаємодія мережі LTE з іншими 3GPP для надання традиційних послуг 
телефонії здійснюється за допомогою як традиційної технології комутації каналів 
(TDM), так і технології комутації пакетів на базі сервісної підсистеми IMS [4]. 
Хендовер між мережею LTE і іншою мережею 3GPP при здійсненні 
голосового виклику відбувається за допомогою взаємодії логічного елемента 
MME з сервером MSC по інтерфейсу Sv у разі викликів з мережі LTE в 
традиційний домен комутації каналів (CS-домен); і за допомогою взаємодії 
логічного елемента MME з вузлом SGSN по інтерфейсу S3 у випадку голосового 
виклику з мережі LTE в домен комутації пакетів (PS-домен). 
Взаємодія мережі LTE з тенетами не-3GPP поділяється на взаємодію з 
мережами з гарантованою безпекою - «надійними» і взаємодія з мережами з 
негарантованої безпекою - «ненадійними». У якості «надійних» мереж можуть 
виступати приєднані мережі інших стандартів (cdma2000, WiMAX), в якості 
«ненадійних» - публічні IP-мережі Інтернету. Взаємодія мережі LTE з 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
20 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
«надійними» мережами стандартів не-3GPP здійснюється за допомогою шлюзу P-
GW, взаємодія з «ненадійними» мережами - за допомогою шлюзу ePDG. 
В Україні стандарт зв'язку 4G LTE було запущено у 2018 році та 
використовується основними мобільними операторами, такими як Київстар, 
Vodafone та lifecell. Оператори мають ліцензії на стандарт LTE на частотах 1800 
МГц та 2600 МГц, а з 2020 року ще й на частоту 900 МГц. 4G в Україні працює у 
дуплексному режимі FDD. 
Базові станції, що працюють на частотах 900 МГц (Band 8) мають радіус дії 
близько 26 км і можуть охоплювати досить великі території з відносно невеликою 
щільністю користувачів. Тому такі станції встановлюють у сільській місцевості, 
та вздовж трас де потрібно охопити великі площі, але на яких кількість 
користувачів буде набагато менша, ніж у великих містах. 
Базові станції з робочими частотами 1800 МГц (Band 3) встановлюються як у 
сільській місцевості, так і у невеликих містах. Така базова станція буде мати зону 
охоплення 13,5 км а також достатню велику ємність, щоб підключити одночасно 
велику кількість користувачів як у невеликому населеному пункті, так і в 
великому. 
Базові станції, які працюють на частоті 2600 МГц (Band 7) мають невеликий 
радіус дії (до 2,5-3 км) але найбільшу ємність. Тому їх встановлюють зазвичай у 
великих містах із великою концентрацією користувачів.  
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
21 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
2. РОЗРОБКА СТРУКТУРИ ТА ВИБІР ОБЛАДНАННЯ 
ПРОЕКТОВАНОЇ МЕРЕЖІ LTE 
 
2.1.  Архітектура стандарту LTE 
 
2.1.1. Узагальнена структура мережі LTE 
Згідно технології LTE мережа 4G складається з трьох основних частин, це 
устаткування користувача (UE). наземна мережа радіо доступу, яку позначають E-
UTRAN і базова мережа, що позначають  EPC (Evolved Packet Core Network)  
тобто еволюційне пакетне ядро (рис. 2.1) [11]. Удосконалене пакетне ядро 
зв'язується із мережами пакетної передачі даних, такими як Інтернет, приватні 
корпоративні мережі,  мультимедійна IP-підсистема та ін.  Структура мережі LTE 
показана на рисунку 2.1 
Внутрішня архітектура устаткування користувача (UE) для LTE ідентична 
архітектурі, що використовується UMTS і GSM, яка фактично є мобільним 
обладнанням. 
 
 
 
Рис.1.1 - Узагальнена структура мережі LTE 
 
Основним досягненням такої архітектури, порівняно з попередніми 
поколіннями, є менші затримки під час передачі як даних користувача, так і 
керуючої інформації у зв’язку з проходженням через меншу кількість проміжних 
елементів. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
22 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Обмін даними в мережі EPC відбувається тільки по IP-протоколу з 
комутацією пакетів, що суттєво відрізняє мережу LTE від мереж попередніх 
поколінь, у яких використовувалася комутація каналів між окремими елементами. 
У дану мережу входять елементи, що відповідають зберіганню різних даних. 
Мережа радіо доступу E-UTRAN складається з базових станцій (eNodeB) та 
бере на себе функції радіоінтерфейсу, тобто є сполучною ділянкою між 
терміналами користувача (UE) і мережею EPC. Головною особливістю, що 
відрізняє мережу LTE від мереж інших поколінь, є те, що базові станції eNodeB 
обмінюються між собою інформацією по протоколу X2 і одночасно здійснюють 
функції управління. Відмінністю від стандарту GSM є те, що у мережі LTE в 
одному елементі eNodeB об’єднані функції передавача і контролера, тоді як 
підсистема базових станцій в GSM складалася із базового приймача і контролера 
базових станцій. 
У мережі LTE спостерігається  два види трафіку, це передача даних 
користувача (UP - User Plane) та передача сигнальної інформації (CP - Control 
Plane). 
Розглянемо більш детально призначення основних елементів мережі. 
 
2.1.2. Мережа доступу E-UTRAN  
LTE E-UTRAN здійснює радіозв'язок між мобільними пристроями 
користувачів і розвиненим пакетним ядром EPC і представляє собою розвинені 
базові станції, які називаються eNodeB або eNB [11]. Кожна eNB є базовою 
станцією, яка керує мобільними телефонами в одній або кількох сотах, тобто 
обслуговує устаткування користувача (рис .2.2.).  
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
23 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
Рис. 2.2. Архітектура наземної мережі радіодоступу UMTS (E-UTRAN) 
 
LTE Mobile зв'язується тільки з однією базовою станцією та однією сотою 
за раз, і eNB підтримує такі дві основні функції:  
- eBN відправляє та приймає радіопередачі на всі мобільні пристрої, 
використовуючи функції обробки аналогового та цифрового сигналів 
радіоінтерфейсу LTE.  
- eBN управляє роботою всіх своїх мобільних пристроях низького рівня, 
відправляючи їм сигнальні повідомлення, такі як команди передачі 
обслуговування.  
Кожен eBN з'єднується з EPC через інтерфейс S1, і він також може бути 
підключений до сусідніх базових станцій через інтерфейс X2, який в основному 
використовується для сигналізації та пересилання пакетів під час передачі 
обслуговування.  
 
2.1.3. Базова мережа Evolved Packet Core (EPC) 
 
Базова мережа EPC в мережі LTE виконує наступні функцій [11]: 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
24 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• Управління радіоресурсами (RRM-Radio Resource Management): розподіл 
радіоканалів, динамічний розподіл ресурсів в низхідних і висхідних напрямках - 
так звана диспетчеризація ресурсів (scheduling). 
• Вибір блоку управління мобільністю (MME) при включенні в мережу 
терміналу користувача при відсутності у нього інформації про минуле 
підключення. 
• Вимірювання та складання відповідних звітів для управління мобільністю 
та диспетчеризацією. 
• Маршрутизація в призначеній для користувача площині пакетів даних у 
напрямку до обслуговуючого шлюзу (S-GW). 
• Диспетчеризація і передача викличної і мовної інформації, отриманої від 
блоку управління мобільністю (MME). 
• Диспетчеризація і передача повідомлень PWS (Public Warning System, 
система тривожного сповіщення), отриманих від блоку управління мобільністю 
(MME). 
• Стиснення заголовків IP-пакетів, шифрування потоку даних користувача.  
Архітектура Evolved Packet Core (EPC) представлена на рисунку 2.3 
 
 
Рис. 2.2. Архітектура базової мережі EPC 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
25 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
MME (Вузол Управління Мобільністю - Mobility Management Entity) - це 
основний керуючий елемент в мережі LTE. Він здійснює функції управління і не 
працює з даними користувача. Вузол MME має безпосередній зв'язок з 
користувачемUE через протокол сигналізації поза рівнем доступу (NAS -Non 
Access Stratum). Можна виділити наступні функції MME: 
• сигналізація між мережею EPC і користувачем UE, 
• сигналізація, якщо виконує хендовер між різними мережами, 
• вибір SGSN в разі коли здійснюється хендовер в мережі 2G або 3G, 
• вибір P- GW і S- GW, 
• аутентифікація, тобто при реєстрації користувача UE в мережі MME 
порівнює його постійний реєстраційний номер з номером, який знаходиться в базі 
даних HSS (Home Subscription Server) для перевірки його справжності, 
• управління каналами на інтерфейсах до інших елементів мережі, 
• роумінг, 
• законне перехоплення сигналізації. 
Вузол S-GW (Serving Gateway - обслуговуючий шлюз) призначений для 
обробки і маршрутизації пакетних даних, що надходять з / в підсистему базових 
станцій. S-GW маршрутизує і направляє пакети з даними користувача, в той же 
час виконуючи роль вузла управління мобільністю (mobility anchor) для даних 
користувача при хендовері між базовими станціями (eNodeB), а так же як вузол 
управління мобільністю між мережею LTE і мережами з іншими технологіями 
3GPP. Коли UE вільний і не зайнятий викликом, S-GW підключає спадний канал 
даних (DownLink - DL) і виробляє пейджинг, якщо потрібно передати дані по DL 
в напрямку UE. Він керує і зберігає стан UE (наприклад вимоги по пропускній 
здатності для IP-сервісів, внутрішню інформацію з мережевої маршрутизації). Він 
так само надає копію призначених для користувача даних при узаконеному 
перехопленні. 
Отже S-GW відповідає за виконання таких функцій [11]: 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
26 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• Буферизація пакетів даних в низхідному напрямку, призначених для 
користувача UE, що знаходяться в режимі очікування, і ініціалізація процедури 
запиту послуги.  
• Вибір точки прив'язки ("якоря") локального місця розташування (Local 
Mobility Anchor) при хендовері. 
• Санкціонований перехоплення інформації користувачів. 
• Відправляє різні події в PCRF (початок з'єднання, завершення з'єднання) 
• Маршрутизація і перенаправлення пакетів даних. 
• Формування облікових записів користувачів та ідентифікатора класу якості 
обслуговування для тарифікації. 
• Тарифікація абонентів. 
Вузол PGW (Пакетний шлюз - Packet Data Network Gateway) забезпечує 
з'єднання від користувача UE до зовнішніх пакетних мереж даних, будучи точкою 
входу і виходу трафіку для абонента. UE може мати одночасно з'єднання з більш 
ніж одним P-GW для підключення до декількох мереж. Також, PGW виконує 
функції захисту та  фільтрації пакетів для кожного користувача UE, узаконеного 
перехоплення і сортування пакетів, підтримку білінгу. Ще одна  важлива роль P-
GW - вузол управління мобільністю між 3GPP і не-3GPP технологіями, такими як 
WiMAX і 3GPP2 (CDMA 1X і EvDO). 
Отже P-GW забезпечує виконання таких функцій: 
• Санкціоноване перехоплення інформації користувачів. 
• Фільтрація користувальницьких пакетів. 
• Розподіл IP-адрес для UE. 
• Тарифікація послуг, їх селекція. 
• Маркування пакетів транспортного рівня в низхідному напрямку. 
Вузол PCRF (Вузол виставлення рахунків абонентам - Policy and Charging 
Rules Function) та  Policy Function (управління політикою) виконує дві  функції: 
контроль шлюзу (gating control) та контроль якості. Контроль шлюзу (gating 
control) це своєчасність і безпомилковість визначення таких подій як початок 
надання послуги, зміна параметрів, завершення надання послуги та інше. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
27 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Управління якістю це безперервний моніторинг і підтримання заданих 
абонентськими параметрами характеристик якості надання мобільних послуг 
(QoS) як для для голосових з'єднань так  і для пакетних сесій. 
Також до обов’язків вузла PCRF входить Charging Function (управління 
нарахуванням плати), що передбачає on-line тарифікацію, тобто абонент і 
оператор в реальному часі можуть відстежувати стан рахунку. PCRF підтримує 
кілька моделей нарахування плати: по витраченому на послугу часу, за наданим 
обсягом послуг, за фактом надання послуги та комбіновані моделі. PCRF навіть  
повинен виконувати зазначені вище функції навіть коли абонент знаходяться за 
межами своєї операторської мережі.  
Вузол HSS (Home Subscriber Server - сервер абонентських даних мережі) 
призначений для зберігання даних про абонентів  і представляє собою велику базу 
даних. HSS замінює набір регістрів (VLR, HLR, AUC, EIR), що 
використовувалися в мережах попередніх поколінь 2G і 3G. 
Таким чином, вузол HSS служить для зберігання наступної інформації: 
• ідентифікаторів, номерів та адресної інформації користувачів, 
• дані безпеки абонентів, такі як інформація для контролю доступу в мережу 
та аутентифікації і авторизації 
• інформація про місцезнаходження абонента, навіть  на міжмережевому 
рівні, наприклад, якщо абонент покине поточну мережу LTE оператора, то в HSS 
збережеться інформація про те в яку мережу він перейшов, що потрібно для 
пошуку даного абонента в разі вхідного дзвінка, 
• інформація про профіль абонента. 
• генерування даних, потрібних для здійснення процедур шифрування, 
аутентифікації і т.п. 
Мережа LTE може включати один або декілька вузлів HSS. Кількість HSS 
залежить від географічної структури мережі та числа абонентів. 
 
 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
28 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
2.2. Вибір обладнання транспортної мережі технології LTE 
 
При плануванні мережі LTE, в першу чергу, необхідно визначити яким 
чином будуть реалізовані рішення побудови транспортної мережі та мережі 
радіодоступу E-UTRAN. Прикладом побудови мережі LTE може служити схема, 
показана на рисунку 2.4. 
 
 
Рис. 2.4 – Архітектура розподільної мережі LTE 
 
Мережа доступу MNO може мати фіксовані радіоканали або оптичні лінії 
від центрального вузла стільникового зв'язку до інших вузлів. Така топологія 
часто являє собою суміш кілець, спиць, шлейфів і неповних осередків, в 
залежності від необхідного географічного покриття і еластичності до збоїв. У 
цьому сегменті мережі корисними виявляються такі механізми захисту, як групи 
агрегації каналів (Link Aggregation Group, LAG) з двома і більше паралельними 
каналами Ethernet. Комутатори Carrier Ethernet володіють ефективними 
протоколами і механізмами для підтримки швидкого виявлення відмов і 
відновлення після збоїв фіксованих радіоканалів. 
Обладнання транспортної мережі слід вибирати, в першу чергу керуючись 
особливостями технології LTE [4], а так само, щоб дане обладнання відповідало 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
29 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
вимогам надійності, відрізнялося ефективністю, гнучкістю, компактністю, 
володіло широким набором функцій і задовольняло поняттю «ціна - якість». 
Головною умовою при виборі обладнання транспортної мережі є надійна 
передача даних користувачів згідно розрахованої пропускної здатності мережі 
LTE. 
Транспортна мережа проектованої мережі LTE буде реалізована за 
допомогою оптоволоконних ліній передач за технологією Ethernet. У технології 
Ethernet (стандарт IEEE 802.3) визначено такі швидкості: Ethernet на швидкості 10 
Мбіт/с, Fast Ethernet на швидкості 100 Мбіт/с, Gigabit Ethernet на швидкості 1 
Гбіт/с і 10 Gigabit Ethernet на швидкості 10 Гбіт/с. Швидкості в 1 і 10 Гбіт/с 
підходять для транспортної мережі. Істотною перевагою систем Ethernet є широка 
масштабованість і максимальна наближеність до стека протоколів IP. 
У світі проектування мобільних мереж існують різні рішення вибору 
обладнання як мережі радіодоступу, так і транспортної мережі. Компанії - 
виробники обладнання для мереж мобільного зв'язку надають операторам пакети 
готових рішень, що складаються з підібраного за різними показниками стека 
апаратури. У пакети готових рішень для реалізації транспортної мережі 
мобільного оператора можуть входити робочі станції, комутатори, 
маршрутизатори, мультисервісні станції, а також спеціалізоване обладнання для 
управління мережею. 
На сьогоднішній день серед всіх рішень різних компаній-виробників 
комутаційного обладнання для реалізації транспортної мережі LTE виділяються 
вирішення двох компаній: «Cisco Systems» і «Alcatel - Lucent».  
Компанія «Cisco Systems» на сьогоднішній день є безумовним лідером 
виробництва комутаційного обладнання в світі. Продукцію даної компанії 
використовують в своїх мережах понад 250 операторів мобільного зв'язку більш 
ніж у 75 країнах світу [12]. Продукція, що випускається компанією «Cisco 
Systems» володіє такими якостями як надійність, продуктивність, 
багатофункціональність, масштабованість і безпека. У даній роботі при виборі 
транспортного обладнання мережі LTE перевагу віддамо обладнанню компанії 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
30 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
«Cisco Systems». Хоча ціна на обладнання даного виробника більша, проте висока 
якість виконання та високий рівень технічної підтримки дозволяють зробити 
вибір саме на користь даної продукції. 
Обладнання транспортної мережі для передачі даних за технологією LTE 
поділяється на: 
- Транспортне обладнання мережі радіодоступу. 
- Транспортне обладнання інтелектуальної агрегації. 
У компанії «Cisco Systems» є готові рішення побудови транспортної мережі 
для мобільних операторів. Скористаємося одним з них. 
В якості транспортного обладнання мережі радіодоступу виберемо 
комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX» [12]. Дана модель реалізована з урахуванням 
величезного досвіду роботи компанії «Cisco Systems» з операторами мобільного 
зв'язку; дана модель володіє апаратним прискоренням, неблокуємою 
продуктивністю, низькими затримками і джиттером. 
Чіпсет комутатори «Cisco ME 3600 X 24CX» розроблений спеціально для 
мереж Carrier Ethernet. 
 
 
Рис. 2.5 – Зовнішній вигляд комутатора "Cisco ME 3600 Х 24СХ" 
 
Коротка технічна характеристика комутатори «Cisco ME 3600 X 24CX»: 
• кількість оптоволоконних портів: 6; 
• підтримувані швидкості: 10/100/1000 Мбіт / с; 
• організація IP-маршрутизації; 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
31 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• вага: 6570 грам; 
• розміри (ш Ч г Ч в): 444 Ч 516 Ч 43; 
• протокол управління: SNMP; 
• протоколи передачі даних: OSPF, IS-IS, EIGRP, RIPv2; 
• тип оперативної пам'яті: DRAM; 
• оперативна пам'ять: 1024 МБ; 
• споживана потужність: 228 Вт; 
• частота вхідного сигналу: 50/60 Гц; 
• пропускна здатність: 65 Mpps; 
• вхідна напруга: змінна. 100-240 В, постійна. 48 В; 
• максимальна швидкість передачі даних: 44 Гбіт / с; 
• fiber ethernet cabling technology: 1000 Base-LX, 100 Base-BX, 100 Base-FX, 
100 Base-LX; 
• fiber optic connector: LC, LX-5; 
• довжина хвилі: 1310/1550 нм. 
• дистанція передачі по оптико-волоконному кабелю: 80 км; 
Комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX» не виключає можливості підключення 
до нього декількох базових станцій eNB.  
В якості транспортного устаткування інтелектуальної агрегації виберемо 
оптичний сервісний маршрутизатор «Cisco 7603 OSR» (Optical Service Router) 
[12]. Оптичний маршрутизатор «Cisco 7603 OSR» призначений для побудови 
територіально розподілених (WAN) та міських (MAN) мереж. Основним 
завданням даного маршрутизатора є забезпечення роботи критичних IP додатків 
на швидкості оптичних каналів зв'язку. 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
32 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
Рис. 2.6 – Зовнішній вигляд маршрутизатора "Cisco 7603 OSR" 
 
Основні можливості і технічні характеристики маршрутизатора «Cisco 7603 
OSR»: 
• підтримка повного спектру функцій ПЗ Cisco IOS; 
• шасі, сумісне зі стандартом NEBS; 
• висока доступність платформи завдяки резервуванню блоків живлення, 
керуючих модулів і програмних можливостей ПЗ Cisco IOS - Global 
ResilienceIP;  
• апаратне прискорення мережевих послуг завдяки технології Cisco PXF; 
• підтримка технології MPLS / IP; 
• має 24 порти 10 Base-FL, 24 порти 10Base-FX, 48 портів 1000 Base-LX, 4 
порти 10 GBase-ER; 
• максимальна продуктивність: 240 Гбіт / с, 30 млн. пакетів / с; 
• пропускна здатність шини: 32 Гб / с; 
• розміри (в Ч ш Ч д): 17,78 Ч 44,12 Ч 55,25; 
• вага: 12,25 кг; 
• живлення: АС 110 - 240 В, DC 48 - 60 В; 
• середній час напрацювання на відмову: 7 років; 
• умови експлуатації: температурний режим 0 - 40 ° С, вологість 10 - 85%. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
33 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Згідно зробленому вибору транспортного обладнання на наступному етапі 
дипломного проектування складемо схему організації зв'язку транспортної 
мережі. Схема організації зв'язку транспортної мережі показана на рисунку 2.7 
 
Рис. 2.7 – Структурна схема транспортної мережі 
 
 
2.3. Вибір керуючого обладнання мережі LTE 
 
Управління абонентськими сесіями і послугами в мережах LTE 
здійснюється за допомогою базової пакетної мережі EPC (Evolved Packet Core) 
[4]. Мережа ЕРС містить наступні вузли та логічні елементи: 
ММЕ (Mobility Management Entity) - вузол керування мобільністю, що  
відповідає за вирішення завдань управління мобільністю абонентського 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
34 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
терміналу, управління безпекою мобільного зв'язку (NAS Security), управління 
службою передачі даних; 
PGW (Public Data Network Gateway) - шлюз від / до мереж інших операторів 
- відповідає за передачу голосу і даних з / в мережі оператора LTE в інші мережі 
2G, 3G; 
SGW (Serving Gateway) - обслуговуючий шлюз мережі LTE - відповідає за 
обробку та маршрутизацію пакетних даних, що надходять з / в підсистему базових 
станцій; 
PCRF (Policy and Charging Rules Function) - вузол виставлення рахунків 
абонентам за надані послуги; 
DHCP / DNS - сервер виділення IP-адрес. 
HSS (Home Subscriber Server) - сервер абонентських даних; 
Рішення з реалізації мережі EPC LTE розроблені компанією «Cisco 
Systems». Основою ідеї реалізації стало поєднання функцій MME, SGW і PGW в 
одному шасі мультисервісної платформи «Cisco ASR 5000 PCS3», як показано на 
рисунку 2.8. 
Маршрутизатор «Cisco ASR 5000 PCS3» спеціально розроблений для 
мобільних широкосмугових мереж. Він відрізняється розподіленою архітектурою, 
вбудованими інтелектуальними функціями, масштабованістю і надійністю. 
 
Рис. 2.8 – Обладнання мережі ЕРС на базі однієї платформи "Сisco ASR 
5000 PCS3" 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
35 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Платформа «Cisco ASR 5000 PCS3» дозволяє оператору зв'язку нарощувати 
продуктивність і ємність без масових закупівель додаткового обладнання. 
Маршрутизатор «Cisco ASR 5000 PCS3» у своїх мережах використовують більше 
250 операторів мобільного зв'язку в світі [12]. 
Переваги платформи «Cisco ASR 5000 PCS3»: 
• інтегровані мережеві функції, вбудовані сервіси з високою пропускною 
здатністю; 
• резервування всіх компонент; 
• автоматичне відновлення абонентських сесій в рамках одного шасі; 
• функція копіювання процесів та їх станів; 
• доступність платформи 99,9999%; 
• відновлення сесій не перевищує 2 сек.; 
• відсутність спеціалізованих виділених сервісних плат і модулів; 
• процесорні ресурси автоматично адаптуються до потреб системи; 
• захист пам'яті для окремих процесів; 
• загальне програмне забезпечення; 
• оновлення програмного забезпечення здійснюється без переривання 
сервісів; 
• програмні функції розподілені по всій платформі. 
Архітектура платформи «Cisco ASR 5000 PCS3» показана на рисунку 2.9. 
 
 
Рис. 2.9 – Архітектура платформи «Cisco ASR 5000 PCS3» 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
36 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Головною відмінністю платформи «Cisco ASR 5000 PCS3» є наявність 
вбудованих сервісів «In-line Services»: 
DPI - глибока інспекція пакетів - дозволяє аналізувати трафік і 
персоніфікувати послуги, надаючи абонентам різну якість обслуговування та 
гнучкі правила тарифікації залежно від типу трафіку; 
• виявлення трафіку однорангових протоколів в реальному масштабі часу; 
визначає різні правила: пропуск або блокування, специфічна тарифікація, 
контроль споживаної смуги пропускання; 
• фільтрація контенту на основі аналізу URL в запитах НТТР від мобільних 
абонентів; 
• персональний NAT / Firewall. 
Коротка технічна характеристика платформи «Cisco ASR 5000 PCS3»: 
• пропускна здатність: 320 Гбіт / с; 
• кількість сесій: 4 млн.; 
• мережеві інтерфейси: 10/100/1000 Ethernet, 10 Гбіт / с Ethernet, OLC / CLC 
Line Cards (ATM, POS, Frame Relay); 
• вхідна напруга: DC 40 - 60 В; 
• розміри (в Ч ш Ч г): 63,23 Ч 44,45 Ч 60,95 мм; 
• повна маса: 139,25 кг; 
• максимальна потужність: 800 Вт; 
• допускається встановлення до трьох «Cisco ASR 5000 PCS3» в стійку 42U. 
 
 
 
2.4.  Вибір обладнання базової станції LTE 
 
При виборі обладнання базової станції eNB LTE потрібно керуватися, в 
першу чергу, здатністю підтримки даними обладнанням інших стандартів 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
37 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
мобільного зв'язку. Так само не варто забувати про заплановану вихідну 
потужності приймача-TRX та інших технічних характеристиках. 
Відомі постачальники обладнання базових станції – це компанії «Nokia 
Siemens Networks», «Huawei» і «Ericsson» [13] Для проектованої мережі, 
враховуючи її особливості, можна зробити вибір на користь обладнання компанії 
«Nokia Siemens Networks». Компанією розроблені і успішно експлуатуються 
рішення щодо підтримки мереж, спільно використовуваних декількома 
операторами (Network Sharing), з поділом ресурсів між операторами на декількох 
рівнях: 
•  на рівні транспорту (при пасивному перевикористанні майданчика 
декількома БС), 
• на рівні ядра мережі (при повному перевикористанні смуг частот, базових 
станцій, транспорту і при поділі ресурсів ядра між операторами). 
•  на рівні підсистеми радіодоступу (при активному перевикористанні 
ресурсів БС для підтримки різних операторів, кожного в своїй смузі частот), 
Як устаткування радіодоступу пропонується використовувати базову 
станцію «Flexi Multiradio».  
Базова станція «Flexi Multiradio» встановлена і функціонує у більш ніж 200 
операторів мобільного зв'язку в світі. Може використовується в мережах 3G і 
LTE. Її переваги: 
- легке конструювання стільника і легка установка, що знижує вартість 
інсталяції на 25%;  
• максимальне перевикористання наявного обладнання с стільника; 
• зменшення розмірів і потужності систем живлення; 
• скорочення довжини необхідних кабелів, що в типовому випадку вдвічі 
покращує радіопараметри станції; 
• істотне зниження енергоспоживання (в ряді випадків на 70%),  
• на 20% компактніше і легше типових базовоих станцій; 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
38 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• виконання дозволяє її використовувати поза приміщеннями в будь-яких 
погодних умовах; 
• модульна та найбільш компактна базова станція в галузі. 
Антенна система «Flexi Multiradio» заснована на технології активних антен 
[14], яка об'єднує антену і радіоустаткування в єдиний функціональний блок, що 
має окремі підсилювачі потужності для кожного елемента антени. Активна антена 
дозволяє здійснювати формування променів – фокусування окремого 
радіопідключення  і його напрямок на конкретного користувача. 
Базова станція «Flexi Multiradio» складається з двох основних елементів: 
системного модуля для цифрової обробки сигналів і радіомодуля з трьома 
прийомопередавачами. 
Зовнішній вигляд обраної базової станції «Flexi Multiradio» показано на 
рисунку 2.10. 
 
 
Рис. 2.10. - Базовая станция "Flexi Multiradio" компании «Nokia Siemens 
Networks» 
 
Повна назва продукту: «Flexi RF Module Triple 90 W». Радіомодуль 
відповідає за обробку радіочастотних сигналів і може обслуговувати три сектори з 
підтримкою в кожному секторі 6 несучих GSM, 4 несучих WCDMA, або 
декількох каналів LTE c сумарною шириною 20 МГц. Радіомодуль може 
працювати в змішаному режимі GSM, WCDMA, 3G, LTE і LTE +.. Крім того, 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
39 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
радіомодуль може підтримувати радіоканали, що належать різним операторам, 
реалізуючи концепцію «Network Sharing». Системний модуль Flexi Multiradio 
забезпечує підтримку до 6 радіомодулів, частотні канали яких можуть належати 
різним операторам. 
Потужність вихідного сигналу радіомодуля з розрахунку на один сектор 
може досягати 240 Вт; так само радіомодуль може забезпечувати подачу 
вихідного сигналу потужністю 80 Вт на кожен з трьох секторів. Модуль здатний 
розподіляти несучі в діапазоні 60 МГц.. 
 
 
Рис. 2.11 – Радіочастотный модуль "Flexi RF Module Triple 90 W" 
 
Специфікація радіочастотного модуля "Flexi RF Module Triple 90 W": 
• може використовуватися всередині і поза приміщеннями, з установкою на 
підлозі, на стіні, на жердині, на щоглі, в розподілених і безфідерних 
конфігураціях майданчика, 
• спарені і неспарені смуги частот в діапазонах 700, 800, 850, 900, 1800, 1900, 
1700/2100 і 2100, 2300 і 2600 МГц. 
• максимальна ємність  6 + 6 + 6 GSM, або до 4 + 4 + 4 WCDMA, або 1 + 1 + 
1 LTE з смугою 20 МГц і гнучкою комбінацією всіх перерахованих 
технологій в конкурентному режимі. Для нарощування ємності на одному 
стільнику можливо монтувати кілька стандартних модулів. 
• для підключення до транспортної мережі в Flexi Multiradio Base Station є 
вбудований IP / Ethernet-інтерфейс 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
40 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• мультістандартний підсилювач потужності з множинними несучими. 
• 133 х 447 х 560 мм (розміри модуля). Може використовуватися в 
приміщеннях і поза приміщеннями, може встановлюватися в стійку 19 " 
• чистий обсяг - 25 літрів (для одного модуля) 
• діапазон робочих температур: -35 С до + 55С 
• джерела живлення: 40.5-57 В постійного струму, 184-276 В змінного 
струму 
• типове споживання потужності: 790 Вт для комбінованого сайту GSM і 
WCDMA 
• вихідна потужність: 180 Вт з кожного радіомодуля або 60 Вт з віддаленої 
радіоголовкі (RRH) 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
41 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
3. РОЗРАХУНОК ПРОЕКТОВАНОЇ МЕРЕЖІ 
 
3.1. Розрахунок пропускної здатності мережі та кількості потенційних 
абонентів 
 
У процесі планування радіомереж LTE є ряд відмінностей від процесу 
планування інших технологій бездротового радіодоступу. Головна відмінність - 
це використання нового типу багатостанційного доступу на базі технології 
OFDM, у зв'язку з чим з'являються нові поняття і змінюються алгоритми 
проектування. Процес планування радіомережі складається з двох етапів: 
- формування максимальної площі покриття; 
- забезпечення необхідної ємності. 
Планування радіомережі LTE буде проводитися в сільській місцевості, а це 
означає, що щільність абонентів буде невисока і базові станції повинні 
встановлюватися на максимальному віддаленні один від одного з метою закрити 
кожною eNB якомога більшу територію. У зв'язку з цим потрібно підібрати 
відповідний частотний діапазон. У даному випадку потрібно керуватися 
правилом, що чим нижче частота, тим далі поширення радіосигналу. Частотний 
діапазон 900 МГц, що застосовується в Укрвїні цілком підійде для виконання 
цього завдання. Тип дуплексу виберемо частотний - FDD. 
Пропускну здатність, або ємність, мережі оцінюють, базуючись на середніх 
значеннях спектральної ефективності стільника в певних умовах. 
Спектральна ефективність систем мобільного зв'язку представляє собою 
показник, що обчислюється як відношення швидкості передачі даних на 1 Гц 
використовуваної смуги частот (біт/с/Гц). Спектральна ефективність є 
показником ефективності використання частотного ресурсу, а також характеризує 
швидкість передачі інформації в заданій смузі частот. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
42 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Спектральна ефективність може розраховуватися як відношення швидкості 
передачі даних всіх абонентів мережі в певній географічній області (стільнику, 
зоні) на 1 Гц смуги частот (біт/с/Гц / стільник), а також як відношення 
максимальної пропускної здатності мережі до ширини смуги одного частотного 
каналу. 
Середня спектральна ефективність для мережі LTE, ширина смуги частот 
якої дорівнює 20 МГц, для частотного типу дуплексу FDD на підставі 3GPP 
Release 9 для різних конфігурацій MIMO, представлена в таблиці 3.1. 
 
Таблиця 3.1 - Середня спектральна ефективність для мережі LTE 
 
Лінія Схема Середня спектральна ефективність 
MIMO (бит/с/Гц) 
UL 1Ч2 1,254 
1Ч4 1,829 
DL 2Ч2 2,93 
4Ч2 3,43 
4Ч4 4,48 
 
У разі FDD середня пропускна здатність 1 сектора базової станцїї 
отримується шляхом множення ширини каналу та спектральної ефективності 
каналу [6]: 
R = S W , 
де S - середня спектральна ефективність (біт /с / Гц); 
W - ширина каналу (МГц); W = 10 МГц. 
Для лінії DL: 
R = 3,43 10 = 34,3  Мбіт / с. 
DL
Для лінії UL: 
R =1,829 10 =18,29  Мбіт / с. 
UL
Середня пропускна здатність базової станції ReNB розраховується 
множенням пропускної здатності одного сектора та кількості секторів базової 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
43 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
станції. Число секторів для обраної в попередньому розділі базової станції 
дорівнює 3, тоді: 
R = R 3  
eNB DL /UL
Для лінії DL: 
R = 34.3 3 =102,9Мбіт / с. 
eNB DL
Для лінії UL: 
R =18.29 3 = 54,87 Мбіт / с. 
eNB UL
Визначимо кількість стільників в мережі LTE, що проектується. Для цього 
необхідно визначити загальне число каналів, що виділяються при розгортанні 
проектованої мережі LTE.  
Число каналів Nк розраховується за формулою: 
f 

N =
K   , 
 f
К 
де f - смуга частот, виділена для роботи в мережі  

f = 862 − 791= 71 МГц, 

fК - смуга частот одного радіоканалу. 
 Радіоканал в мережах LTE має ширину fК  = 180 кГц, тоді 
f 
 7100
N = = = 394,5  395 
K  
 f  180
К
Визначаємо число каналів Nк.сек, яке необхідно застосувати для 
обслуговування абонентів в одному секторі для одного стільника: 
 N 
N К
K .сек =    
(NКЛ М сек )
де NК  - загальне число каналів; 
М сек  - кількість секторів eNB; 
NКЛ  - розмірність кластера, (обирається  з урахуванням кількості секторів eNB), 
приймемо рівним 3. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
44 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 395 
N =    44  
K .сек
(3 3)
Визначаємо число каналів трафіку в одному секторі для  одного стільники 
NKТ .сек . Число каналів трафіку буде розраховуватися  за формулою: 
N = N  N  
KТ .сек КТ1 К .сек
де N  - число каналів трафіку в одному радіоканалі, що залежить від стандарту 
КТ1
радіодоступу, і для OFDMA складає N ). Для проектованої мережі LTE 
КТ1 =1...3
виберемо N . 
КТ1 =1
N = 44  
KТ .сек
Визначимо допустиме навантаження в секторі одного стільника Асек , при 
допустимому значенні ймовірності блокування 1% та враховуючи отримане 
значення NKТ .сек . У відповідності з моделлю Ерланга у вигляді графіка (Рис. 3.1) 
визначимо, що А = 50  Ерл. 
сек
 
 
 
Рис. 3.1 – Залежність допустимого навантаження в секторі від кількості 
каналів трафіка та ймовірності блокування 
 
Тоді число абонентів, що буде обслуговуватися однією базовою станцією, 
визначається за формулою: 
А 
N = M сек
аб.eNB сек   . 
 А1 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
45 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
де А1  - середнє абонентське навантаження від одного абонента (з врахуванням 
всіх видів трафіку). Значення А1  може становити (0,04... 0,2) Ерл. Враховуючи, що 
проектована мережа планується використовуватися для високошвидкісного 
обміну інформацією, значення А1  приймемо рівним 0,2 Ерл, тоді: 
 50 
N = 3   750  (абонентів) 
аб .eNB 0,2 
Число потрібних базових станцій eNB в мережі LTE знайдемо за формулою: 
 N 
N = аб +1 
в.eNB  
N
аб.eNB 
де Nаб  - кількість потенційних абонентів. Зазвичай, кількість потенційних 
абонентів обирають як 20% від загальної кількості жителів. Згідно технічного 
завдання загальне число жителів населеного пункту  становить 25000 осіб. Тоді, 
кількість потенційних абонентів буде складати 5000 осіб: 
5000
N =   +1 7 (eNB). 
в.eNB
 750 
Отже в мережі буде 7 базових станцій. 
Середню плановану пропускну здатність RN мережі визначається шляхом 
помноження кількості eNB та середнюьої пропускної здатності eNB.  
R = (R + R )  N = (102,9 + 54,87)  7 1104,39  (Мбіт / с). 
N вNB .DL вNB .UL еNB
Для перевірки оцінки місткості проектованої мережі визначимо 
усереднений трафік одного абонента під час найбільшого навантаження (ЧНН): 
T q
R = Т , 
n
N N
ЧНН Д
де TТ  - середній трафік одного абонента на місяць, Тт = 30 Гбайт / міс; 
NЧНН  - число ЧНН на день, NЧНН = 7 ; 
q - коефіцієнт для сільської місцевості, q = 2; 
NД - число днів у місяці, NД = 30  
30 2
R = = 0,28 (Мбіт / с) 
n
7 30
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
46 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Тоді загальний трафік проектованої мережі в ЧНН Rзаг/ЧЧН : 
R = R N . 
заг/ЧЧН N акт.аб
де N - число активних абонентів у мережі, яке визначається, як 80% від 
акт.аб
загального числа потенційних абонентів Nаб  
N = 3520  (абонентів) 
акт.аб
R = 0,28 3520 = 985,6 (Мбіт / с). 
заг/ЧЧН
Порівняємо, R  R . Виконання даної умови свідчить, що проектована 
N заг/ЧЧН
мережа не буде піддаватися перевантажень в ЧНН. 
 
 
 
3.2. Розрахунок зон радіопокриття для мережі LTE  
 
Аналіз радіопокриття почнемо з обчислення максимально допустимих втрат 
на лінії (МДВ). МДВ розраховується як різниця між еквівалентною ізотропною 
випромінюваною потужністю передавача (ЕІВП) і мінімально необхідною 
потужністю сигналу на вході приймача, при якій з урахуванням всіх втрат в 
каналі зв'язку забезпечується нормальна демодуляція сигналу в приймачі [6]. 
Принцип розрахунку МДП зображений на рисунку 3.2. 
 
 
Рис. 3.2- Принцип розрахунку МДП 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
47 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
У розрахунках будемо використовувати наступні параметри мережі LTE: 
- системна смуга: 20 МГц; для FDD = 10/10 (DL / UL); 
- на кожному секторі базової станції один TRX,  
- вихідна потужність TRX = 40 Вт (46 дБм);  
- працює на лінії DL в режимі MIMO 4 Ч 2; 
- ЕІВП 33 дБм; 
- співвідношення тривалості кадрів DL / UL: 100% / 100%. 
Розрахунок максимально допустимих втрат будемо здійснювати за 
формулою: 
L = Р − S − L −М −М +G    (3.1) 
МДП ек .із.прд ч.пр Ф.прд прон зав хо
де Р - еквівалентна ізотропно-випромінювана потужність передавача; 
ек .із.прд
L  - втрати в фідерному тракті передавача, L  = 0,3 дБ для DL; 
Ф.прд Ф.прд
S  - чутливість приймача; 
ч.пр
М  - запас на проникнення сигналу в приміщення для сільської місцевості, 
прон
що складає М  = 12 дБ; 
прон
М  - запас на перешкоди, значення М  відповідає навантаженню в сусідніх 
зав зав
стільниках 70%.  
М = 6,4 дБ  для DL; 
зав
М = 2,8 дБ для UL; 
зав
G  - виграш від хендовера. Значення виграшу від хендовера - результат того, 
хо
що при виникненні глибоких завмирань в обслуговуваному стільнику, 
абонентський термінал може здійснити хендовер в стільник з кращими 
характеристиками прийому. G  = 1,7 дБ. 
хо
Знаходимо еквівалентну ізотропно-випромінювальну потужність (ЕіВП) 
Р = Р +G +G − L , …………….  (3.2) 
ек .із.прд вих.прд сум.прд А.прд Ф.прд
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
48 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
де Р  – вихідна потужність передавача, дБм, яка для лінії «вниз» (DL) в LTE 
вих.прд
залежить від ширини смуги частот стільника, та може коливатися від 1,4 до 20 
МГц.  
G – виграш від складання потужності передавачів, дБм;  
сум.прд
L  - втрати в фідерному тракті передавача, дБ. 
Ф.прд
G - коефіцієнт підсилення антени передавача,, дБі;  
А.прд
Вихідні данні для висхідної та низхідної лінії LTE зв'язку представлені в 
таблиці 3.2. 
 
Таблиця  3.2 – Вихідні дані для розрахунку ЕіВП 
 
Конфігурація 
FDD 10 + 10 МГц 
системи 
Лінія DL UL 
Рек.із.прд , дБм 46 20 
Gсум.прд , дБм 2,9 0 
GА.прд , дБі; 19 0 
LФ.прд , дБ. 0,38 0 
 
 
 
Для лінії DL:     
Р = 40 + 2,9 +19− 0,38 = 61,52  (дБм). 
вих.прд
Для лінії UL:    
Р = 20 (дБм). 
вих.прд
Визначимо чутливість приймача S , що розраховується за формулою: 
ч.пр
S = P + М + L  
ч.пр тш.пр сш.пр пр
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
49 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
де P - потужність теплового шуму приймача, яка залежить від смуги 
тш.пр
пропускання фільтра і  для стандарту LTE дорівнює: -174,4 дБм для лінії DL,  -
104,4 дБм для дінїї UL; 
М  - необхідне відношення сигнал/шум приймача. Значення М  взято для 
сш.пр сш.пр
моделі каналу «Enhanced Pedestrian A5». дорівнює: -0,24 дБ для лінії DL; і 0,61 дБ  
для лінії UL 
L - коефіцієнт шуму приймача, дорівнює: 7 дБ для лінії DL; і 2,5 дБ  для лінії UL 
пр
Отже для лінії DL чутливість приймача: 
S = P + М + L = −174,4 − 0,24+ 7 = −167,64  (дБм), 
ч.пр тш.пр сш.пр пр
Для лінії UL: 
S = P + М + L = −104,4 − 0,61+ 2,5 = −101,29  (дБм), 
ч.пр тш.пр сш.пр пр
З урахуванням отриманих результатів за формулою (3.1) розрахуємо 
значення МДП: 
Для лінії DL: 
L = Р − S − L −М −М +G  
МДП ек .із.прд ч.пр Ф.прд прон зав хо
L = 61,52− (−167,64) − 0,3−12− 6,4 +1,7 = 213,6  (дБ), 
МДП
Для лінії UL: 
L = 20− (−101,29) − 0,3−12− 2,8+1,7 =107,19  (дБ). 
МДП
З двох значень МДП, отриманих для ліній DL і UL вибираємо мінімальне, 
для  подальшого розрахунку дальності зв'язку і радіусу стільники.  
Для розрахунку дальності зв'язку застосовують емпіричну модель 
поширення радіохвиль Okumura – Hata, яка є узагальненням дослідів, в яких 
враховувалося багато умов і видів середовищ. Для визначення середнього 
загасання радіосигналу в міських умовах згідно моделі Okumura - Hata 
пропонується наступний вираз: 
L = 69,5+ 26,16lg f −13,82lgh − A(h ) + (44,9 − 6,55lgh ) lgd ,  (3.3) 
Z c t r t
а для сільської місцевості вираз прийме вигляд з урахуванням поправки: 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
50 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
L = L − 4,78(lg f )2 +17,33lg f − 44,94     (3.4) 
C Z c c
де fc - частота від 150 до 1500 МГц; 
hr - висота приймаючої антени (мобільного пристрою) від 1 до 10 метрів; 
ht - висота передавальної антени (підвісу eNB) від 30 до 300 метрів; 
A(hr) - поправочний коефіцієнт для висоти антени рухомого об'єкта, що 
залежить від типу місцевості. 
d - радіус стільники від 1 до 20 км; 
Застосуємо наступні параметріи для розрахунку: 
fc = 900 МГц; 
ht = 40 метрів; 
hr = 3 метри. 
Поправочний коефіцієнт A(hr) для сільської місцевості знаходиться за 
формулою: 
A(h ) = (1,1lg f − 0,7)h − (1,56lg f − 0,8)      (3.5)  
r c r c
A(hr ) = (1,1lg900−0,7)3r − (1,56lg900−0,8) =3,751 
Враховуючи, що  радіус стільника d ≈ 6 км, розрахуємо площу SeNB 
покриття трисекторної соти за формулою: 
3
S = 9 d 2 , 
eNB
8
3
S = 9 62  70  (км2). 
eNB
8
 
 
 
3.3. Вибір оптичного кабелю та розрахунок сумарного затухання в 
кабелі 
 
Оптичні кабелі представляють собою середовище передачі, близьке до 
ідеального. За обсягами і швидкості передачі інформації, надійності і дальності її 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
51 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
доставки, оптичні кабелі значно випереджають інші технологічні рішення. Тому, 
на сьогоднішній день альтернативи їм немає.  
Основним елементом будь якого оптичного кабелю є оптичне волокно 
(світловод), виконане у вигляді тонкого скляного волокна циліндричної форми, по 
ньому передаються світлові сигнали з довжинами хвилі 0,85... 1,6 мкм. Світловод 
завжди має двошарову конструкцію тобто  складається з серцевини і оболонки з 
різними показниками заломлення. Серцевина слугує для передачі 
електромагнітної енергії, а оболонка – створення кращих умов відбиття на 
границі «серцевина - оболонка», і також захисту від перешкод з навколишнього 
простору.  
В існуючих конструкціях оптичних кабелів застосовуються світлопроводи 
двох типів: багатомодові (ступінчасті і градієнтні) і одномодові. За частотно - 
пропускної здатності та дальності передачі кращими є одномодові світловоди. 
За призначення кабелі поділяються: для прокладки в грунті, підвісні і для 
прокладки в каналізації. 
В даний час оптичні кабелі випускаються як вітчизняними, так і зарубіжними 
компаніями. При виборі виробника оптичного кабелю, необхідно враховувати 
безліч факторів, особливо звертаючи увагу на технічні параметри ВОЛЗ, а так 
само умови, в яких пролягатиме кабель. Оптичний кабель – це, в першу чергу, 
середовище, створене для передачі даних в мережах. Відповідно, тип кабелю 
необхідно підбирати залежно від типу мережі, технічних вимог, і з урахуванням 
потенціалу розвитку мережі. 
Для будівництва транспортної мережі оберемо оптичний кабель типу ОКБ-Т 
(ЗАТ НФ «Електропровід») призначений для прокладанні в грунті. Основні 
параметри даного оптичного кабелю: 
• Кількість оптичних волокон – 24 
• Тип волокна –  ОМ 
• Число пластмасових (металевих) модулів – 1 (метал.) 
• Діаметр трубки модуля – 3,0 – 6,0 мм 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
52 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
• Число / діаметр корделей – -/3,0 – 6,0 
• Зовнішній діаметр кабелю – 18,5мм 
• Маса кабелю  –  436 кг / км 
• Робоча температура навколишнього середовища  –-40 - +50 ° С 
• Мінімальний радіус вигину кабелю  – 250мм 
• Допустиме розтягуюче зусилля  – 7,0 кН. 
• Довжина поставки  –  2,0км 
Визначимо сумарне затухання на одній з ділянок проектованої транспортної 
мережі між комутатором «Cisco ME 3600X 24CX» і маршрутизатором «Cisco 7603 
OSR». Сумарні втрати на ділянці мережі розраховуються за формулою: 
A = n  А + n  А + А + A  
cуу рс РС нс НС t b
де nрс - кількість рознімних з'єднувачів, nрс ≈ 3; 
AРС - втрати в роз'ємних з'єднаннях, AРС ≈ 0,6 дБ; 
nнс - кількість нероз'ємних з'єднань; 
Анс - втрати в нероз'ємних з'єднаннях, Анс ≈ 0,02 дБ; 
Аt - допуск на температурні зміни загасання оптичного волокна, Аt = 1 дБ; 
Ав - допуск на зміну характеристик компонентів на ділянці з часом,  
Ав ≈ 5 дБ. 
Кількість нероз'ємних з'єднань розраховується за формулою: 
L
Д
n = −1 
нс
L
CД
де LД - довжина ділянки, LД ≈ 9 км; 
LСД - будівельна довжина кабелю, LСД = 2 км. 
A = 3 0,6 + n3 0,02+1+ 5 = 7,8  (дБ) 
cуу
Сумарне затухання на одній з ділянок проектованої транспортної мережі 
між комутатором «Cisco ME 3600X 24CX» і маршрутизатором «Cisco 7603 OSR» 
склало приблизно 7,8 дБ. 
 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
53 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
3.4. Вибір обладнання  та розрахунок схеми електроживлення 
 
Електроживлення обладнання базової станції здійснюється від мережі 
змінного струму напругою 220 В. Напругу живлення 220 В можна взяти з 
трансформаторної підстанції (ТП) і завести в приміщення для розміщення 
обладнання базової станції. 
Напруга живлення надходить у ввідно-розподільний пристрій, звідки 
живлення подається на контур загального освітлення, систему опалення, 
кондиціонер і джерело безперебійного живлення (ДБЖ) змінного струму. 
ДБЖ змінного струму включає в себе випрямно-зарядний пристрій, блок 
акумуляторних батарей та інвертор. Від випрямно-зарядного пристрою живлення 
постійного струму 48 В подається на комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX», 
підзарядку акумуляторних батарей та інвертор. Акумуляторна батарея 
включається в роботу у разі припинення подачі живлення від ТП. Інвертор 
перетворює постійний струм напругою 48 В у змінний струм напругою 220 В і 
живить радіомодулі «Flеxi Multiradio» (РМ). 
Для захисту внутрішнього обладнання від перенапруги в розріз кабелю 
живлення ставляться громорозрядники, з'єднані з «землею» через заземлювальну 
шину (ГЗШ). Схема електроживлення базової станції показана на рисунку 3.8. 
Зробимо розрахунки потужності споживаної обладнанням для визначення 
типу автоматичних вимикачів, групи обліку електроенергії і ДБЖ змінного 
струму. 
Щоб знайти потужність по змінному струму (РАС), потрібно потужність по 
постійному струму (РDC) розділити на коефіцієнт корисної дії (ККД) випрямних 
пристроїв (0,8 - 0,9). 
Вихідні   дані   для   розрахунку   споживаної  потужності  наведені в 
таблиці 3.3 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
54 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
 
Рис. 3.2 – Схема електроживлення базової станції 
 
Таблиця 3.3 - Вихідні дані для розрахунку потужності 
 
Обладнання Кількість, шт. Споживана РАС/РDC 
потужність, Вт 
Радіомодуль 3 790 РАС 
«Flexi Multiradio» (РМ) 
Комутатор 1 228 РDC 
«Cisco ME 3600 X 24CX» 
(КОМ) 
 
Потужність по змінному струму визначається за формулою: 
РКОМ = РDC / 0,8 
РКОМ = 228/0, 8 = 285 (Вт). 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
55 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Для того, щоб знайти сумарну потужність Рсум споживану обладнанням, 
скористаємося наступною формулою: 
Рсум = РРМ + РКОМ 
Рсум = 790 + 285 = 1075 (Вт). 
Значення струму навантаження IH розраховується за формулою: 
IH = Рсум / Uжив, 
де Uжив - значення напруги живлення, Uжив = 220 В. 
IH = 1075/220 = 4,8 (А). 
Проектована система зв'язку відноситься до другої категорії 
електроживлення, так як перерва в електропостачанні може призводити до 
порушення нормальної діяльності значної кількості мешканців. Тому необхідно 
вжити заходи з забезпечення додаткового живлення на час відновлення від 
джерел безперебійного живлення і заходи щодо стабілізації напруги. Джерело 
безперебійного живлення повинно забезпечувати автономну роботу обладнання 
як мінімум протягом чотирьох годин. 
В схемі електроживлення базової станції (рис.3.2) застосовується джерело 
безперебійного живлення змінного струму з постійним включенням батареї 
акумуляторів (On Line). В таких ДБЖ вхідна напруга випрямляється і знижується 
до величини акумуляторної батареї. Ця ж напруга надходить на вхід інвертора, за 
допомогою якого шляхом широтно-імпульсної модуляції формується 
стабілізована синусоїдальна напруга. 
Обчислимо необхідну ємність акумуляторів, потрібну для  
чотиригодинному режиму розряду за формулою: 
I  t
C = P P , 
  (1+ 0,008  (t − 200C))
Q СР
де C - номінальна ємність акумулятора; 
t  - час розряду; 
P
I  - струм навантаження (розряду); 
P
  - коефіцієнт віддачі по ємності; 
Q
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
56 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
200C  - Температура електроліту; 
Визначимо струм розряду (Ip) за формулою: 
Ip = IH = 4,8  
Коефіцієнт віддачі по ємності визначаємо з таблиці 2.6. 
 
Таблиця 3.4 - Значення коефіцієнта віддачі по ємності 
 
tP ,ч. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 
Q  1 0,97 0,94 0,91 0,89 0,83 0,8 0,75 0,61 0,51 
 
Так як час розряду становить 4 години, відповідно   = 0,8. 
Q
Обчислимо ємність акумулятора (C ): 
4,8 4
C = = 4,76 (Аг). 
0,8  (1+ 0,008  (25− 20))
У таблиці 3.5 представлені технічні характеристики різних однофазних 
ДБЖ малої потужності змінного струму, які можуть підходити для реалізації 
даної схеми електроживлення. 
 
Таблиця 3.5 - Технічні характеристики різних ДБЖ 
 
Модель ДПК UPStation GXT PW9120 ULTimate 
Виробник Тэнси- Liebert Invensys Powercom 
Техно 
Потужність, 1,0; 3,0 0,7; 1,0; 1,5 2,0; 3,0 0,7; 1,0; 1,5; 0,7; 1,0; 1,5; 
кВА 2,0; 3,0 2,0; 3,0 
Діапазон 220 - 220 ±27% 220 - 220 - 220 -
вихідної 27%,+25% 20%,+27% 27%,+25% 27%,+25% 
напруги, В 
Точність 220 ±3% 220 ±3% 220 ±3% 220 ±3% 220 ±2% 
вихідної 
напруги, В 
Коефіцієнт 0,95 0,95 0,95 0,97 0,98 
потужності по 
входу 
Коефіцієнт 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 
потужності по 
виходу 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
57 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Виходячи з отриманих результатів обираємо джерело безперебійного 
живлення «UPStation GTX» від виробника «Liebert» з ємністю акумуляторної 
батареї 9 Аг і споживаної потужністю 1050 Вт, основні технічні характеристики 
якого наведені в таблиці 3.6. 
 
Таблица 3.6 - Технічні характеристики ДБЖ «GTX2 – 1500RT230» 
 
Параметр Технічні характеристики 
Модель GXT2 – 1500RX230 
Номінальна потужність 1050 Вт 
Розміри (шЧгЧв) 87Ч547Ч430 
Маса 23,2 кг 
Параметри вхідного живлення  
змінного струму:  
навантаження 100% - 90 % 176В змін. струму/280 В змін. 
 струму 
навантаження 70% - 30% 139В змін. струму /280 В змін. 
 струму 
частота 40 – 70 Гц; автоматичне 
налаштування 
Параметри вихідного живлення  
змінного струму:  
напруга 280/220/230/240 В змін. струму 
частота 50 або 60 Гц 
форма сигналу синусоїдальна 
Параметри батареї: герметичні, необслуговувані 
тип свинцовокислотні, 
 пожежобезпечні 
кількість/напруга/ємність 4/12 В/7,2 Ач 
час заряду батареї 5 годин до 95% ємності після 
повного розряду на 100% 
навантаження  
Параметри оточуючого середовища от 0°С до +40°С 
 
 
 
 
 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
58 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
3.5. Частотно-територіальний поділ і розташування eNB на місцевості 
 
Основним етапом проектування мереж рухомого радіозв'язку абонентського 
доступу є етап частотно-територіального планування, в ході якого вибирається 
структура мережі, місця розміщення базових станцій, розробляється план 
розподілу радіоканалів для базових станцій, виконується адаптація планів до умов 
територіальних і частотних обмежень планованої зони обслуговування. 
У першу чергу, потрібно скласти ситуаційний план розміщення базових 
станцій eNB на території району планування мережі. Виходячи їх цієї умови, а так 
само враховуючи особливості рельєфу місцевості, виконується розміщення 
базових станцій. 
Згідно проведених розрахунків мінімальна кількість базових станцій eNB, 
необхідних для забезпечення стійким радіосигналом заданого населеного пункту 
за технологією LTE відповідає кількості 7 eNB. Всі базові станції  мережі, мають 
однакові наступні  характеристики: 
- потужність кожного передавачі - 40 Вт; 
- висота підвісу антени - 40 метрів; 
- число приймачів TRX - 3 (по одному на кожен сектор); 
- системна смуга для одного сектора - 20 МГц (10 МГц для лінії 
«вгору» і 10 МГц для лінії "вниз"); 
- лінія «вниз» підтримує технологію MIMO 4 Ч 2; 
- пропускна здатність: лінія «вниз» - 102,9 Мбіт / с, лінія «вгору» - 54,87 
Мбіт / с. 
Для проектовоної мережі виділена смуга частот 791-862 МГц, ширина 
частотного спектра становить 71 МГц. Кожному сектору eNB потрібно виділити 
20 МГц. Таким чином, наявна ширина спектру розділиться на 3 частини по 20 
МГц, плюс захисні частотні смуги для уникнення перекриття сигналів різних 
секторів.  
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
59 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Після введення даної мережі LTE в експлуатацію, настає етап оптимізації 
мережі, в ході якого може відбуватися коригування виконаного планування, а 
саме: збільшення пропускної здатності мережі, зміна висоти підвісу радіомодулів, 
зниження або підвищення випромінюваної потужності радіомодулів. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
60 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
4. ОХОРОНА ПРАЦІ 
 
4.1 Аналіз умов праці, шкідливих та небезпечних факторів, які                 
       діють на дослідника, який працює в лабораторії 
 
Проектування та моделювання мережі стільникового зв’язку необхідно 
проводити у лабораторному приміщенні, що відповідає санітарно-гігієнічним 
нормам за розмірами, мікрокліматом, чистотою повітря, освітленням, кількістю 
робочих місць тощо. 
Дослідницька лабораторія розташована на третьому поверсі 
п’ятиповерхового цегляного будинку. Приміщення лабораторії має прямокутну 
форму, що є найбільш доцільним з точки санітарно-гігієнічних норм на 
освітлення та природну вентиляцію. 
Розміри лабораторії: довжина 12 м, ширина 6 м, висота 3,5 м. Площа 
приміщення складає 72 м2, об’єм 252 м3. В лабораторії працює 6 робітників. Отже 
на кожну людину приходиться площа – 12 м2, а об’єму приміщення 42 м3, що 
відповідає ДБН В.2.2.28-2010.  
Роботи, що проводяться у лабораторії, належать до категорії легких робіт Iа 
з енергозатратами до 172 Дж/с. Конструкція робочого місця забезпечує 
оптимальне положення працюючого відповідно ДСТУ 8604:2015. Висота робочої 
поверхні при цьому дорівнює 735 мм. Конструкція регулюємого крісла 
працівника відповідає вимогам ДСТУ 7951:2015 та підбирається у відповідності зі 
зростом працівника. Лабораторія обладнана побутовими меблями.. 
Згідно ДСН 3.3.6.042-99, окремо для двох періодів року, визначаємо 
оптимальні і допустимі значення температури, відносної вологості та швидкості 
руху повітря для категорії важкості роботи І-а. При цьому враховуємо, що верхня 
і нижня межа діапазону допустимої температури визначаються у залежності від 
того, постійне робоче місце чи непостійне. В нашому випадку – постійне. 
Для підтримки нормальної працездатності у приміщенні підтримується 
температура у зимовий час року 21-22 С, а у літній 22-24 С, відносна вологість 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
61 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
повітря 40-60 %, швидкість руху повітря не більше 0,2 м/с, що відповідає ДСН 
3.3.6.042-99.  
Нормовані величини температури, відносної вологості і швидкості руху 
повітря в робочій зоні виробничого приміщення в холодний період року: 
- оптимальне значення температури 21-23°С; 
- допустиме значення температури 21-25°С; 
- оптимальне значення відносної вологості 40-60%; 
- оптимальне значення швидкості руху повітря 0,1м/с; 
- допустиме значення швидкості руху повітря ≤0,1 м/с. 
Нормовані величини температури, відносної вологості і швидкості руху 
повітря в робочій зоні виробничого приміщення в теплий період року: 
- оптимальне значення температури 23-25°С; 
- допустиме значення температури 22-28°С; 
- оптимальне значення відносної вологості 40-60%; 
- оптимальне значення швидкості руху повітря 0,1 м/с; 
- допустиме значення швидкості руху повітря 0,1-0,2 м/с. 
У холодний час року система водяного опалення компенсує втрати тепла 
через будівельні конструкції, а також нагріває проникаюче у приміщення холодне 
повітря. Система опалення відповідає ДБН В.2.5.67-2013.  
Необхідний стан повітря забезпечується за допомогою природної вентиляції 
(зміна повітря проводиться через вікна, кватирки, двері) відповідно ДБН В.2.5.67-
2013. Джерел подразнюючих чи токсичних, горючих чи вибухонебезпечних 
речовин у лабораторії немає. Повітря робочої зони відповідає вимогам ДСТУ-Н Б 
А.3.2-1:2007. 
Освітлення лабораторії виконується двома способами: природним – через 
бокові вікна чи штучним, за допомогою світлодіодних ламп. Штучне освітлення 
призначене для освітлення робочих місць у темний час доби, чи при 
недостатньому природному освітленні. У відповідності з ДБН В.2.5-28-2018 
розряд зорової роботи працівника лабораторії – середньої точності. Найменший 
розмір об’єкту роздивляння 0,5 – 1 мм. Відповідно розряд та підрозряд зорової 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
62 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
праці  – В. Норма штучного освітлення Ен = 300 лк. Нормоване природне 
освітлення (КПО) ен = 1,8 %. 
Нормативний рівень природного освітлення забезпечується крізь 5 віконних 
отворів розміром 1,5 м х 1,8 м. Нормативний рівень штучного освітлення 
підтримується за допомогою 15 світильників зі світлодіодними лампами. 
Джерел наднормованих рівнів шуму в лабораторії не зафіксовано. Рівні 
звукового тиску у лабораторії не перевищують допустимі згідно ДСН 3.3.6.037-
99. Джерела вібрації, ультразвуку, інфразвуку у лабораторії відсутні.  
При проведенні робіт з дослідження антенних решіток використовується 
різноманітна РЕА, що живиться від мережі напругою 220 В, 50 Гц. Приміщення 
лабораторії відноситься до категорії приміщень без підвищеної небезпеки 
ураження працівників електричним струмом. В лабораторії періодично 
проводиться перевірка справності електроустаткування. Одним з основних 
засобів захисту від ураження електричним струмом повинна бути система 
захисного заземлення (згідно вимогам ДСТУ Б В.2.5-82:2016). Електричні кабелі і 
дроти ізольовані, розетки і вимикачі винесені на розподільчий щиток з 
автоматичними вимикачами.  
Джерел іонізуючих випромінювань у лабораторії немає.  
У відповідності з ДСТУ Б В.1.1-36:2016 лабораторія відноситься до 
категорії В – пожежонебезпечна, тому що в ній є тверді горючі речовини і 
матеріали (папір, дерево, пластик) здатні тільки горіти, але не вибухати. 
Пожежонебезпечні зони приміщення лабораторії відносяться до класу П-IІа згідно 
ДНАОП 0.00-1.32-01. Лабораторія обладнана системою пожежної сигналізації з 
автоматичними оповісниками типа ИП-105 в кількості 8 шт. відповідно ДБН 
В.2.5.56-2014. Для гасіння пожежі в лабораторії існує порошковий вогнегасник 
ВП-5у, який знаходиться у місці вільного доступу. В лабораторії біля виходу 
знаходиться план евакуації персоналу при пожежі. Час евакуації з будинку 
становить 1,25 хв. Ширина виходу з лабораторії на східцевий майданчик 
становить 1,8 м, відповідно ДБН В.1.1.7-2016. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
63 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
За результатами аналізу умов праці в приміщенні лабораторії, можливо 
зробити висновок, що для забезпечення безпеки працюючих від ураження 
електричним струмом необхідне розробити систему захисного заземлення. 
 
 
4.2 Розрахунок системи захисного заземлення обладнання  
        лабораторії 
 
Захисним заземленням називається навмисне електричне зєднання із 
землею металевих неструмопровідних частин, які можуть бути під напругою. 
Принцип дії захисного заземлення – зниження напруги між корпусом, який 
опинився під напругою, та землею до безпечного значення. Якщо корпус 
електрообладнання не заземлений і він опинився в контакті з фазою, то дотик до 
такого корпусу рівносильний дотику до фази. В цьому випадку струм, який 
проходить крізь людину може досягти небезпечних значень. 
Заземлювальним пристроєм називають сукупність конструктивно 
об'єднаних заземлювальних провідників та заземлювача. Заземлювач - це 
провідник або сукупність електрично з'єднаних провідників, які перебувають у 
контакті із землею, або її еквівалентом.  
Складові частини заземлювальних пристроїв (заземлювачі, заземлювальні 
провідники, головні заземлювальні шини) повинні бути вибрані і змонтовані так, 
щоб: 
- надійно і довго служити для виконання вимог до захисту від ураження 
електричним струмом; 
- протікання через них струмів, що зумовлені замиканнями на землю, та 
струмів витоку не створювали небезпеки (термічної, термомеханічної, 
електромеханічної, ураження електричним струмом); 
 - забезпечити виконання вимог до заземлювальних пристроїв 
функціонального і (або) блискавкозахисного заземлення, якщо використовується 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
64 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
спільна система заземлення. У цьому випадку, насамперед, повинні бути виконані 
вимоги до захисного заземлення. 
Визначати характеристики заземлювального пристрою слід з урахуванням 
конкретних умов експлуатації (зокрема, параметрів ґрунту і сезонних змін 
питомого опору шарів землі через висихання та промерзання ґрунту, що властиві 
для найбільш несприятливих погодних умов місцевості, в якій розміщений даний 
заземлювальний пристрій). 
Якщо при виконанні заземлювального пристрою застосовуються 
провідники із різних матеріалів, треба враховувати можливість електролітичної 
корозії. 
 
 
Рис. 9.1 – Класифікація систем заземлення 
 
При спорудженні заземлювального пристрою можуть бути використані: 
а) природні заземлювачі: 
- металеві і залізобетонні конструкції будинків та споруд, які 
знаходяться в контакті із землею, в тому числі залізобетонні фундаменти, які 
мають гідроізоляційні покриття, в неагресивних, слабоагресивних та 
середньоагресивних середовищах; 
- свинцеві оболонки прокладених у землі кабелів, а також інші довговічні 
металеві покриття кабелів, з яких забезпечено стікання струму замикання у 
землю; 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
65 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
- інші провідні частини, які розміщені в землі і забезпечують виконання 
вимог, наприклад, обсадні труби артезіанських колодязів, свердловин, шурфів; 
б) штучні заземлювачі: 
- стержні, штаби, профіль, канати тощо; 
- металеві ґратчасті конструкції, що укладаються у фундамент будинків та 
споруд під час будівництва (фундаментні заземлювачі). 
Заземлювач може вважатись таким, що відповідає вимогам захисного 
заземлення, тільки в разі неможливості повного або часткового його демонтажу 
(навіть тимчасового) без відома персоналу, який експлуатує електроустановку. 
Залізобетонна конструкція, наприклад, фундамент будинку або споруди, 
може розглядатися як провідна частина, що придатна до виконання функцій 
заземлювача захисного заземлення, якщо виконуються такі умови: 
- принаймні близько 50% вертикальних і горизонтальних стержнів сталевої 
арматури з'єднані між собою зваркою або надійно зв'язані дротом; 
- вертикальні стержні сталевої арматури з'єднані між собою зваркою або 
надійно зв'язані дротом; 
- забезпечена електрична безперервність з'єднань сталевої арматури 
кожного блоку збірного залізобетону з арматурою суміжних блоків; 
- сталева арматура залізобетону не є попередньо напруженою. 
У разі використання залізобетонного фундаменту будинку або споруди як 
природного заземлювача рекомендується шляхом зварювання з'єднувати в єдину 
систему сталеву арматуру фундаменту і елементи суміжних будівельних 
конструкцій будинку (споруди), такі як сталеву арматуру залізобетонних колон та 
металеві колони. 
 Не можуть розглядатися як заземлювачі такі провідні частини: 
- труби опалення, гарячого і холодного водопостачання, каналізації; 
- алюмінієві оболонки і броня кабелів. 
Не допускається використовувати як заземлювачі труби горючих рідин і 
горючих або вибухонебезпечних газів та сумішей. Матеріал і розміри 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
66 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
заземлювачів повинні забезпечувати стійкість заземлювачів до корозії і їх 
механічну міцність. 
Кількість заземлювачів, їх розміщення і габаритні показники повинні 
забезпечувати виконання вимог до опору заземлювального пристрою. 
Як штучні слід використовувати, як правило, заземлювачі із сталі (чорної, з 
цинковим чи мідним покриттям, нержавіючої) або міді. 
Розміри штучних заземлювачів повинні бути не меншими наведених у 
таблиці 9.1. 
Штучні заземлювачі слід застосовувати: 
-  у разі відсутності придатних для цілей заземлення природних 
заземлювачів; 
- як додаток до придатних для цілей заземлення природних заземлювачів, 
якщо останні не можуть забезпечити виконання вимоги до опору 
заземлювального пристрою, або для зниження до прийнятної величини густини 
струму, що протікає через них (наприклад, через арматуру залізобетонного 
фундаменту). 
У разі застосування штучних заземлювачів у місцях із великим питомим 
опором землі для забезпечення ефективності заземлювального пристрою можуть 
вживатися такі заходи: 
- занурення у землю вертикальних заземлювачів підвищеної довжини, якщо 
значення питомого опору нижніх шарів землі менше, ніж верхніх; 
- улаштування виносних заземлювачів, якщо поблизу електроустановки є 
місця із меншим питомим опором землі; 
- укладання у траншеї навколо горизонтальних заземлювачів, які розміщені 
у скельових структурах, вологого глинистого ґрунту з наступним трамбуванням і 
засипанням щебеню доверху траншеї; 
- застосування штучної обробки ґрунту з метою зниження його опору. 
Траншеї для горизонтальних заземлювачів повинні заповнюватися 
однорідним ґрунтом, який не містить щебню і будівельного сміття. Не слід 
розміщувати заземлювачі в місцях, де земля підсушується під дією штучного 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
67 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
нагріву, наприклад, поблизу трубопроводів теплових мереж. Штучні заземлювачі 
не слід фарбувати. 
За розташуванням заземлювачів відносно заземлених корпусів заземлення 
поділяють на виносне та контурне. 
 
Таблиця 4.1 - Мінімальні розміри штучних заземлювачів 
Характеристик Мінімальні розміри 
Матеріал 
а покриття Діаметр Товщина 
заземлю- Тип заземлювача Переріз, Товщи-
поверхні , покриття
вача мм2 на, мм 
заземлювача мм , мкм 
Круглий для 
16 - - - 
глибокого занурення 
Круглий для 
Сталь занурення поблизу 10 - - - 
Без покриття 
чорна від поверхні землі 
Прямокутна штаба - 100 4 - 
Профіль - 100 4 - 
Труба 32 - 3,5 - 
Круглий для 
16 - - 70 
глибокого занурення 
Гарячеоцинков
Круглий для 
Сталь з ане покриття та 
занурення поблизу 10 - - 50 
покриттям нержавіюча 
від поверхні землі 
і сталь без 
Прямокутна штаба - 90 3 70 
нержавію- покриття 
Профіль - 90 3 70 
ча сталь 
Труба 25 - 2 55 
Електролізне Круглий для 
14 - - 250 
мідне покриття глибокого занурення 
Круглий дріт для 
занурення поблизу - 25 - - 
від поверхні землі 
Мідь Без покриття 
Прямокутна штаба - 50 2 - 
Багатодрітний канат 1,8  25 - - 
Труба 20 - 2 - 
 
Виносне заземлення.  Заземлювачі розташовують на деякому віддаленні від 
заземлює мого обладнання. Тому заземлені корпуса знаходяться зовні  поля 
розтікання струму на землі, і людина, яка доторкається до корпуса, попадає під 
повну напругу відносно землі. Виносне заземлення захищає тільки за рахунок 
малого опору заземлювача. 
Контурне заземлення. Заземлювачі розташовують по контуру навколо 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
68 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
заземленого обладнання на невеликої відстані один від одного.  Поля розтікання 
заземлювачів накладаються, і будь-яка точка поверхні ґрунту всередині контуру 
має значний потенціал. Внаслідок цього різниця потенціалів між точками, що 
знаходяться всередині контуру, знижується. 
Опір захисного заземлення в електроустановках напругою до 1000 В і 
потужністю понад 100 кВА не повинен перевищувати 4 Ом. Ця норма обумовлена 
величиною напруги, яка виникає між корпусом заземленого устаткування та 
землею у випадку пробою ізоляції, при якій струм, що проходить через людину, 
якщо вона доторкається до устаткування, є безпечним. Такою напругою 
замикання Uз прийнято вважати напругу до 42 В. 
 
Рис. 4.2 – Модульно-стрижнева система захисного заземлення 
 
Відповідно до ПУЕ-17 захисне заземлення належить виконувати: при 
напрузі змінного струму 380 В і вище та 440 В і вище для постійного струму — у 
всіх електроустановках; при номінальних напругах змінного струму вище 42 В та 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
69 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
постійного струму вище 110 В - лише в електроустановках, що знаходяться в 
приміщеннях з підвищеною небезпекою, особливо небезпечних, а також у 
зовнішніх електроустановках; при будь-якій напрузі змінного та постійного 
струму - у вибухонебезпечних установках. 
Проведемо розрахунок системи захисного заземлення. Для визначення 
напруги дотику або кроку скористаємося наступними формулами: 
 
                       Uкр.гр  = Uдот.гр. = Іл.гр.Rл  = 0,045 · 1000 = 45 В                      (4.1) 
 
де  Uдот.гр. – гранична напруга дотику, В; 
      Uкр.гр.  – гранична напруга кроку, В; 
      Іл.гр. = 0,045 А – граничний струм, який протікає через людину при 
тривалості дії 0,3 сек; 
      Rл = 1000 Ом – опір людини, Ом. 
Як розрахунковий опір заземлювача в однорідному ґрунті Rз (по методу 
коефіцієнта використовування електродів) по напрузі дотику і кроку вибирають 
менше значення, одержане при розрахунку по формулах: 
 
           Rз1 = Uдот.гр. / (Iз  α1  α2) = 45 / (18  1  0,87) = 2,87 Ом ;                  (4.2) 
             Rз1 = Uкр.гр. / (Iз  β1  β2) = 45 / (18  0,6  0,625) = 6,67 Ом  
 
де Iз = 18 А – розрахунковий струм замикання на землю; 
 α1, α2 – коефіцієнти напруги дотику; 
 β1, β2 - коефіцієнти напруги кроку. 
Значення α1, β1 вибираються виходячи з типу заземлювача. Задаємося як тип 
заземлювача – груповий вертикальний. Стрижньові електроди, розташовані в ряд і 
сполучені смугою. Тоді α1=1, β1=0,6. 
Коефіцієнти α2, β2 визначаються з рівнянь: 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
70 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
                   α2 = Rл / (Rл + 1,5ρр) = 1000/(1000 + 1,5·100) = 0,87                (4.3) 
                    β2 = Rл / (Rл + 6ρр) = 1000 / (1000 + 6·100) = 0,625 
 
де ρр = 100 Ом·м – розрахунковий питомий опір підстави (суглинок), на якій 
стоїть людина. 
З розрахованих значень Rз вибираємо якнайменше - Rз = 2,87 Ом. 
Оскільки електроустановки  мають ізольовану нейтраль, то доцільно 
встановити виносні заземлювачі. Виносні заземлювачі складаються з 
вертикальних електродів, сполучені горизонтальними електродами. Оскільки 
будівля окремо стоячі то вони будуть розташовані на відстані близько 1 м від 
стіни будівлі. В результаті укладається горизонтальний електрод з вертикальними 
електродами. Корпуси заземлюємого устаткування приєднуватимуться до 
магістралей заземлення, прокладеної усередині будівлі, і приєднаної до 
заземлювача за допомогою заземлюючих пристроїв не менше ніж в двох місцях. 
Для розрахунку заземлювача скористаємося методом коефіцієнта 
використовування електродів. 
Визначаємо розрахунковий питомий опір землі, в якому будуть розміщені 
електроди заземлювача з урахуванням кліматичного коефіцієнта: 
 
                                ρ = ρр. · ψ = 100 · 1,5 = 150 Ом · м                           (4.4) 
 
де ψ = 1,5 – розрахунковий кліматичний коефіцієнт землі.  
З врахуванням опору природних заземлювачів Rпр = 15 Ом, розрахунковий  
опір штучного заземлювача Rз буде дорівнювати: 
Rз1 Rпр 2,87 15
Rз = = = 3,55
Rпр − Rз1 15− 2,87
                                Ом                           (4.5) 
Як тип вертикального електроду вибираємо стрижневий електрод круглого 
перетину в землі. 
Визначаємо опір розтіканню струму одного заземлювача по формулі: 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
71 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
  2  l 1 4  t + l  150  2 12 1 4 6,6+12 
Rв =  ln +  ln  =  ln +  ln  =
2··l  d 2 4  t − l  2·3,14·12  0,016 2 4 6,6−12 
=16,58Ом (4.6) 
де d = 0,016 м – діаметр електроду; 
       l = 12 м – довжина електроду в землі; 
       t = t0 + l/2 = 0,6 + 12/2 = 6,6 м 
Визначимо необхідну кількість вертикальних електродів по формулі: 
 
                       n = Rв / (Rз.· ηв.) = 16,58 / (3,55 · 0,68) = 6,87 шт               (4.7) 
 
де ηв = 0,68 – коефіцієнт використовування вертикальних електродів. 
Приймаємо найближче найбільше ціле значення n = 7 шт. 
Довжина горизонтального електроду, який використовується для зв'язку 
вертикальних електродів по контуру – L, м; визначимо по формулі: 
 
                              L = 1,05 · a · n = 1,05 · 3 · 7 = 22,05 м                         (4.8) 
 
де а = 3 м – відстань між вертикальними електродами; 
     n = 7 шт – кількість вертикальних електродів. 
Опір розтікання струму горизонтального електроду – Rг. визначаємо по 
формулі: 
  2·L  150  2·22,05 
Rг. = ln  = ln  =15,8Ом
·L
               b  3,14·22,05  0,03  ,       (4.9) 
 
Еквівалентний опір протіканню струму штучного заземлювача визначається 
по формулі: 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
72 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
Rв·Rг 16,58·15,8
Rшт = = = 2,94Ом
Rв·г. + n Rг·в. 16,58·0,84 + 7 15,8·0,68
       ,      (4.10) 
 
де ηг = 0,84 - коефіцієнт використання горизонтального електроду. 
Нерівність Rшт < Rз  повністю виконується – 2,94 Ом < 3,55 Ом.  
Розрахунок проведено правильно. Система захисного заземлення надійно 
захистить працюючих  в лабораторії від ураження електричним струмом. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
73 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
ВИСНОВКИ 
 
У даній роботі розглянуто питання проектування ділянки мережі 
мобільного зв’язку четвертого покоління за технологією LTE для населеного 
пункту сільського типу.  
Мережі LTE відрізняються високою пропускною здатністю мережі і 
підвищеною швидкістю передачі даних, концепцією «все через IP» та базуються 
на існуючій інфраструктурі. Організація «останньої милі» даної технології 
застосовує методи мультиплексування для низхідного трафіку, способи модуляції 
(OFDMA), застосування декількох приймачів (MIMO), формування адаптивної 
діаграми спрямованості. 
Архітектура мережі LTE складається з двох компонентів: мережі радіо 
доступу E-UTRAN і базової мережі  EPC (Evolved Packet Core Network). 
Основним досягненням такої архітектури, порівняно з попередніми поколіннями, 
є менші затримки під час передачі, як даних користувача, так і керуючої 
інформації у зв’язку з проходженням через меншу кількість проміжних елементів. 
В роботі розроблено структуру проектованої мережі для заданого 
населенного пункту та підібрано сучасне обладнання .В якості базової мережі 
запропоновано використовувати мультисервісну платформу «Cisco ASR 5000 
PCS3», яка спеціально розроблена для мобільних широкосмугових мереж і 
відрізняється розподіленою архітектурою, вбудованими інтелектуальними 
функціями, масштабованістю і надійністю. 
Транспортна ділянка проектованої мережі LTE реалізована за допомогою 
оптоволоконних ліній передач за технологією Ethernet. В якості транспортного 
обладнання мережі радіодоступу обрано комутатор «Cisco ME 3600 X 24CX». В 
якості транспортного устаткування інтелектуальної агрегації обрано оптичний 
сервісний маршрутизатор «Cisco 7603 OSR» (Optical Service Router). Основним 
завданням даного маршрутизатора є забезпечення роботи критичних IP додатків 
на швидкості оптичних каналів зв'язку. 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
74 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
В якості обладнання  радіодоступу пропонується використовувати базову 
станцію «Flexi Multiradio», яка складається з двох основних елементів: 
системного модуля для цифрової обробки сигналів і радіомодуля з трьома 
прийомопередавачами. Антенна система «Flexi Multiradio» заснована на 
технології активних антен, яка об'єднує антену і радіоустаткування в єдиний 
функціональний блок, що має окремі підсилювачі потужності для кожного 
елемента антени. Активна антена дозволяє здійснювати формування променів – 
фокусування окремого радіопідключення  і його напрямок на конкретного 
користувача. 
В роботі розрахована пропускна здатність мережі, проведено перевірку 
оцінки місткості проектованої мережі в час найбільшого навантаження. 
Визначено потрібну кількість базових станцій (7 трьохсекційних). Проведено 
аналіз радіопокриття для проектованої мережі  LTE (радіус дії  стільника 6 км).  
Спроектована радіомережа LTE призначена для місцевості сільського типу, 
де щільність абонентів невисока з загальне числом жителів  близько 25 000 осіб 
Застосовується частотний діапазон 791 - 862 МГц, що дозволяє охоплювати 
кожною базовою станцією найбільшу територію.  
Отже, даний проект дає  можливість абонентам  населеного пункту 
отримувати якісний та високошвидкісний доступ до послуг широкосмугового 
зв’язку, таких як  Інтернет, спеціалізовані дані, відео, голос та інше. 
 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
75 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
 
СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ 
 
1. Гнатушенко, В.В. Системи супутникового та стільникового зв’язку: навч. 
посіб. / В.В. Гнатушенко, О.О. Дробахін, В.М. Корчинський. – Д.: РВВ 
ДНУ, 2012. – 80 с.  
2. О. О. Семенова, А. О. Семенов, В. С. Бєлов. Системи рухомого зв'язку. 
Навчальний посібник /. – Вінниця: ВНТУ, 2017. – 185 с..  
3. https://uk.wikipedia.org/wiki/LTE 
4. Farooq Khan. LTE for 4G Mobile Broadband. Air Interface Technologies and 
Perfomance. - Cambridge University Press, 2009. 
5. 3GPP TS 36104: «E-UTRA Base Station (BS) radio transmission and reception» 
(Release 9). April 2011. 
6. О. О. Семенова, А. О. Семенов, В. С. Бєлов. Системи рухомого зв'язку. 
Навчальний посібник /. – Вінниця: ВНТУ, 2017. – 185 с..  
7. Harri Holma, Antti Toskala. LTE for UMTS. OFDMA and CS-FDMA Based 
Radio Access. - John Wiley Ltd, 2009. 
8. https://uk.wikipedia.org/wiki/MIMO 
9. Пристрої цифрових систем стільникового зв’язку  Навчальний посібник / 
А.П. Бондарєв, Б.А. Мандзій, С.В. Давіденко. Львів: Видавництво 
Львівської політехніки, 2011. 224 с 
10. https://ti.ua/ua/news/lte_v_ukraine/ 
11. https://coderlessons.com/tutorials/telekom/uznaite-lte/setevaia-arkhitektura-lte 
12. www.cisco.com  
13. https://www.tempestns.com/products/nokia-flexi-multiradio 
14. Планування та електромагнітна сумісність в безпроводових 
інфокомунікація,  Ільченко М. Ю., Наритник Т. М., Капштик С. В., 
Авдєєнко Г. Л., канд.техн. наук Корсун В. І., Присяжний В.І, КПІ ім. Ігоря 
Сікорського, 2023 – 275 с. 
15. Абдул Базитах. Розрахунок мереж LTE. - Гельсінський технологічний 
університет, 2009. 
16. https://4glte.com.ua/ua/a477711-diapazony-chastot-lte.html 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
76 
Змн Арк № докум. Підпис Дата  
 
 
17. Основи охорони праці: підручник / М. С. Одарченко, А. М. Одарченко, В. І. 
Степанов, Я. М. Черненко. – Х. : Стиль-Издат, 2017. – 334 с. 
18. Методичні вказівки до виконання випускних робіт бакалавра та дипломних 
робіт для студентів напряму підготовки та спеціальності «Радіотехніка» 
освітньо- кваліфікаційних рівнів «бакалавр», «спеціаліст», «магістр» усіх 
форм навчання / Укл. В.В. Палагін, В.В. Філіпов. – Черкаси: ЧДТУ, 2016. – 
53 с. 
 
 Арк 
ТК206.024.411.248 ПЗ 
77 
Змн Арк № докум. Підпис Дата
ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
