The planning of fixed radio access network to the existing telecommunication network

(1)

TEKNILLINEN KORKEAKOULU

Sähkötekniikan osasto

Pekka Heinäharju

Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

Diplomityö, joka on jätetty opinnäytteenä tarkastettavaksi diplomi-insinöörin tutkintoa varten Espoossa 13.05.1996.

Ï )i SÄ H KÔT E K N1Í K,-x OSASTON KIRJASTO OTAKAARi 5 A 02150 ESPOO

? e o i и

Työn valvoja

Työn ohjaaja

Professori Kauko Rahko

DI Erkki Toivanen

(2)

Pekka Heinäharju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

n

ALKULAUSE

Tämän diplomityön valvojana on toiminut professori Kauko Rahko. Esitän hänelle parhaat kiitokseni diplomityöni valvonnasta sekä innostavasta ja mielenkiintoisesta yhteistyöstä.

Työn ohjaajana on toiminut apulaisjohtaja Erkki Toivanen Telen Uityntäverkot-yksiköstä. Kiitän häntä työn valvonnasta ja monista neuvoista ja, joita hän on antanut diplomityötä tehdessäni.

Työ on tehty Telen Liityntäverkot-yksikössä. Kiitän kaikkia niitä Liityntäverkko-yksikön henkilöitä ja myös Telen henkilökuntaa, jotka ovat antaneet minulle tässä työssäni tarvitsemiani tietoja. Erityisesti kiitän Telen insinööri Tuomo U. Sipilää ja diplomi-insinööri Pekka Rautalinia saamistani hyvistä vihjeistä.

Kiitän Maijaa, Jounia ja Jenniä, jotka ovat jaksaneet ymmärtää ja sietää opiskelustani johtuvaa fyysisen ja henkisen läsnäoloni puutetta.

Äitienpäivänä

Kuopiossa 12.05.1996

,9 (&'

Pekka Heinäharju Teletie 4

70601 Kuopio

(3)

Ill

TEKNILLINEN KORKEAKOULU DIPLOMITYÖN TIIVISTELMÄ

Tekijä: Pekka Heinäharju

Työn nimi Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

Päivämäärä: 10.5.1996 Sivumäärä: 70

Osasto: Sähkötekniikan osasto Professuuri: Tkl-38 Teletekniikka Työn valvoja: professori Kauko Rahko Työn ohjaaja: DI Erkki Toivanen

Tämän diplomityön tavoitteena on selvittää kiinteän radioliittymän vaikutuksia televerkon suunnitteluun ja toteutukseen lähitulevaisuudessa.

Työn lähdeaineistona ovat useat FRA-lehtiartikkelit ja alan tutkimukset.

Tutkimuksen alussa tarkastellaan suppeasti uutta liitäntätekniikkaa.

Päähuomio on kiinteän liityntäverkon suunnittelun prosesseissa, suunnittelun tietojärjestelmissä ja suunnittelumenetelmissä.

Kiinteän radioliityntäverkon suunnitteluprosessi poikkeaa paljon nykyisistä suunnittelumalleista. Itse suunnitteluprosessi on erityisen haastava. Uusi tekniikka on luontevasti ja taloudellisesti liitettävä jo käytössä olevaan televerkkojen infrastruktuuriin. Lisäksi televerkon tekninen kehitys tulee olemaan nopeaa sekä liityntäverkon että sen suunnittelun osalta.

Esitys antaa lukijalle peruslähtökohdan FRA-verkon suunnitteluprosessien edelleen kehittämiselle ja parantamiselle.

Avainsanat: FRA, Access network

(4)

IV

HELSINKI UNIVERSITY OF TECHNOLOGY ABSTRACT OF

THE MASTER'S THESIS

Author: Pekka Heinäharju

Name of the thesis: The planning of fixed radio access network to the existing telecommunication network

Date: 10.5.1996 Number of pages: 70

Faculty: Electrical Engineering

Professorship: Telecommucations Switching Supervisor: Professor Kauko Rahko

Instructor: DI Erkki Toivanen Telecom Finland Ltd

The purpose of this work is to clarify the significance and importance of the planning and building of fixed radio access in the telecommunication network in the near future. As source materials many articles from different magazines and several researches have been used. Master's thesis clarifies new radio access technology shortly. Main emphasis is in the planning processes of the fixed radio access network, in the datasystems needed in planning and in the planning methods.

Planning processes of the FRA network are quite different from the present planning processes. Planning process is challenging. FRA must be joined economically to the existing telecommunication networks. Also the technical developement will be very fast both in the FRA technique and in the planning methods.

This work gives to the reader basic starting point to develope further and improve planning processes.

Keywords: FRA, Access network

(5)

SISÄLLYSLUETTELO

ALKULAUSE »

TIIVISTELMÄ i»

ABSTRACT iv

SISÄLLYSLUETTELO v

KUVIOLUETTELO vili

KARTTALUETTELO vlll

TAULUKKOLUETTELO ¡X

LYHENNELUETTELO x

KIINTEÄN RADIOLIITYNTÄVERKON SUUNNITTELU OLEVAAN

TELEVERKKOON 1

1. JOHDANTO 1

2. OLEVA TELEVERKKO 4

2.1 Televerkot Suomessa 4

2.1.1 Kiinteä kotimaan verkko 4

2.1.2 Matkapuhelinverkot 6

2.1.3 Kaupunkiverkko 7

2.2 Käyttö ja kunnossapito 8

3. KIINTEÄT RADIOLIITYNTÄVERKOT 10

3.1 Analogiset solukkoradioverkot 1®

3.2 Digitaaliset solukkoradioverkot 1®

3.3 Johdottomat radioverkot CT2 ja DECT 11

(6)

3.4 Point to multipoint-verkot H 3.5 Erityisesti FRA-käyttöön kehitettäviä verkkoja 11

4. SUUNNITTELUN LÄHTÖTIEDOT JA PARAMETRIT 13

4.1 Yleistä 13

4.2 Saatavuustiedot 18

4.2.1 Tukiaseman saatavuustiedot 21

4.2.2 Radioliittymän saatavuustiedot 21

43 Olevan televerkkorakenteen hyväksikäyttö 22

5. SUUNNITTELUPROSESSI 24

5.1 Yleistä 24

5.2 Suunnitteluvaiheet 24

5.2.1 Pääsuunnitelma 24

5.2.2 Perussuunnitelma 25

5.2.3 Yksityiskohtainen suunnitelma 26

5.3 FRA-suunnitteluprosessi 27

5.3.1 Maksimaalinen liikennemäärä ilman taajuuksien toistoa 30 5.3.2 Maaston topologian ja peitteiden vaikutus peittoalueeseen 30

5.3.3 Sektorointi 33

5.3.4 Taajuuksien toistotarve 34

5.3.5 Antennikorkeuden vaikutus saatavuuteen 36

5.3.6 Lähetystehon vaikutus peittoalueeseen 37

5.3.7 Antennien suuntaaminen 38

5.3.8 Taajuuksien jakaminen 40

5.3.9 Peittoalueen karttapiirrosten ja profiilikäyrien käyttö 41

5.4 Häiriöaluetarkastelu 44

5.5 Perinteisellä tekniikalla toteutettava liityntäverkko 45

5.6 T oteutusvaihtoehtolaskelmat 46

5.7 Laskentataulukot 46

6. KOLME SUUNNITTELUALUETTA 49

6.1 Toteutus pienessä kaupungissa 49

6.2 Toteutus pääkaupunkiseudulla 53

6.3 Toteutus maaseutualueella 57

7. SUUNNITTELUJÄRJESTELMÄN KEHITTÄMINEN 59

vi Pekka Heinäharju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

7.1 Yleistä 59

(7)

Vil

7.2 Lähtötiedot ja kartta-aineistot 59

7.3 Suunnittelun tietojärjestelmät ja verkon dokumentointi 60

7.4 Suunnitteluprosessi ja verkonhallinta 60

7.5 Teknisen kehityksen vaikutus 61

7.6 Suunnittelujärjestelmän merkitys tulevaisuudessa 62

8. YHTEENVETO 64

LÄHDELUETTELO 66

LIITE 69

(8)

Vill

KUVIOLUETTELO

KUVIO 1. RADIOLIITYNTÄVERKON TEKNISEN RATKAISUN PERIAATEKUVA 2 KUVIO 2. UUDET TELELIIKENNEALUEET JA NIIDEN UUDET SUUNTANUMEROT 5 KUVIO 3. POTENTIAALISIA TUKIASEMAPAIKKOJA LOUNAIS-SUOMESSA 6

KUVIO 4. KUVAUS TELEN OULUN KAUPUNKIVERKOSTA 7

KUVIO 5. VERKONHALLINTAJÄRJESTELMÄ JA VERKONHALLINTAKESKUS 9 KUVIO 6. SAATAVUUSTIEDOT SUUNNITTELUPROSESSISSA 20 KUVIO 7. KUVIO FRA-SUUNNITTELUPROSESSIN ETENEMISESTÄ 28 KUVIO 8. SAMANTAAJUISTEN SOLUJEN MINIMIETÄISYYS YMPÄRISÄTEILEVILLÄ

ANTENNEILLA 34

KUVIO 9. KAKSI TUKIASEMAA JA KAKSI ASIAKAS ASEMAA SAMALLA SUORALLA 39 KUVIO 10. SEKTORIANTENNIEN SUUNTAUS SITEN, ETTÄ PAHIN HÄIRIÖTILANNE EI

SYNNY 39

KUVIO 11. TAAJUUKSIEN JAKAMINEN SEKTOREITTAIN 40

KUVIO 12. TAAJUUKSIEN JAKAMINEN YMPYRÄVYÖHYKKEITTÄIN 40 KUVIO 13. MAASTON KORKEUDEN JA MAANPINNAN PEITTEEN PROFIILI 42 KUVIO 14. MAASTOPROFIILIN JA MAANPINNAN PEITTEEN AIHEUTTAMA

KENTÄNVOIMAKKUUDEN VAIHTELU 43

KUVIO 15. HÄIRIÖALUEKUVIO, JOSSA ON 120 ASTEEN TUKIASEMA-ANTENNI JA 60

ASTEEN ASIAKAS ASEMA-ANTENNIT 44

KUVIO 16. HÄIRIÖALUEKUVIO, JOSSA ON 60 ASTEEN TUKIASEMA-ANTENNI JA 30

ASTEEN ASIAKAS ASEMA-ANTENNIT 44

KUVIO 17. PERINTEISILLÄ TEKNIIKOILLA RAKENNETUN VERKON KUSTANNUKSET 45

KARTTALUETTELO

KARTTA 1. ESIMERKKI TUKIASEMAVERKOSTA OULUN KAUPUNGISSA 14 KARTTA 2. KUVAUS TUKIASEMIEN SOLUJEN PEITTO ALUEISTA 15

KARTTA 3. TUKIASEMAKOHTAISET KATVEALUEET 16

KARTTA 4. ISPOINEN 17

KARTTA 5. PÄÄSKYVUORI 17

KARTTA 6. KAHDEN SOLUN MUODOSTAMA PEITTO ALUE 17

KARTTA 7. PÄÄSUUNNITELMALUONNOS 25

KARTTA 8. PERUSSUUNNITELMAN PEITTO ALUEKUVAUS 26

KARTTA 9. YKSITYISKOHTAISEEN SUUNNITELMAAN LIITTYVÄ KARTTA 27 KARTTA 10. YMPÄRISÄTEILEVÄN ANTENNIN PEITTO ALUEKUVAUS 29

KARTTA 11. SEKTORIANTENNIN PEITTO ALUE 29

KARTTA 12. TAKAKEILAN LEIKKAUS 29

KARTTA 13. MAASTON TOPOLOGIAKARTTA 31

KARTTA 14. PEITTO ALUEKUV AUS TOPOLOGI AK ART ALL A 31

KARTTA 15. RAKENNUKSEN AIHEUTTAMA KATVEALUE 32

KARTTA 16. ANTENNIN KORKEUDEN VAIKUTUS PEITTO ALUEESEEN 36 KARTTA 17. PEITTO ALUEEN MUODOSTUMINEN KOLMELLA ERI VAIMENNUS ARVOLLA 38 KARTTA 18. KENTÄNVOIMAKKUUTTA ANALYSOIVA KARTTA 42 KARTTA 19. LAHDEN KAUPUNGIN SUUNNITTELUALUEEN TOPOLOGIAKARTTA 49 KARTTA 20. MOISIONKADUN JA MYLLYPOHJAN TUKIASEMIEN PEITTO ALUEET 50 KARTTA 21. LAHDEN PERUSSUUNNITELMAAN LIITTYVÄ PEITTO AL UEKARTTA 51

(9)

ix Pekka Heinäharju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

KARTTA 22. KATVEALUE MAASTON TOPOLOGIAKARTALLA 52

KARTTA 23. PIENTALOALUE KATVEALUEELLA 52

KARTTA 24. POTENTIAALISIA TUKIASEMAPAIKKOJA PÄÄKAUPUNKISEUDULLA 53 KARTTA 25. SUUREN KAUPUNKIALUEEN OSA-ALUEEN PERUSSUUNNITELMAKARTTA 54 KARTTA 26. METSÄALUE, JOKA ON KESKELLÄ KAUPUNKIALUETTA 55 KARTTA 27. PEITTO ALUE RAJOITTUU TEHOKKAASTI METSÄALUEESEEN 55 KARTTA 28. PEITTO ALUE, JOKA ON LASKETTU YMPYRÄSSÄ, JONKA SÄDE ON 10 KM 57

TAULUKKOLUETTELO

TAULUKKO 1. ERA-ALUEIDEN ASUNTOPOTENTIAALEJA HELSINGIN ALUEELLA. 19

TAULUKKO 2. SAATAVUUSTIETORAPORTTI 21

TAULUKKO 3. PEITTOTIETORAPORTTI 22

TAULUKKO 4. TUKIASEMAN SIIRTOVERKON INVESTOINNIT 23 TAULUKKO 5. ANTENNIN KORKEUDEN VAIKUTUS SAATAVUUTEEN 37

TAULUKKO 6. FRA-LAITETARVETAULUKKO 47

TAULUKKO 7. INVESTOINTIKUSTANNUKSET 47

TAULUKKO 8. INVESTOINTIEN AJOITUS 48

(10)

LYHENNELUETTELO

AIP Air Interface Protocol Radiorajapinnan protokolla AMPS Advanced Mobile Phone System Kehittynyt

matkapuhelinjäijestelmä

BER Bit Error Rate Bittivirhesuhde

BS Base Station Tukiasema

CDMA Code Division Multiple Access Koodijakomonikäyttöjäijestelmä CCIR Comité Consultatif International ITU:n alainen radiokomitea

des Radiocommunications (nykyisin ITU-R)

CCITT

Comité Consultatif International ITU:n alainen lennätin- ja Télégraphique et Téléphonique puhelinkomitea (ITU-T)

CS Customer Station Asiakasasema

CT2 Cordless Telephone-2nd generation

Langaton puhelinjäijestelmä DECT Digital European Cordless Digitaalinen eurooppalainen

Telephone johdoton puhelin

ETSI European Telecommucations Eurooppalainen telealan Standards Institute standardisointi-instituutti EURESCOM European Institute for Research and Eurooppalainen telealan

Strategic Studies in Telecommunications

tutkimusinstituutti FDMA Frequence Division Multiple

Access

Taajuusjakomultipleksointi FRA Fixed Radio Access Kiinteä radioliittymä GIS Geographical Information System Paikkatietojäijestelmä GSM Global System for Mobile

communications

Digitaalinen matkapuhelinverkko ISO International Standards Organization Kansainvälinen standarsointi-

jäijestö

us

Integrated Tranceiver System Tukiasemajäijestelmä ITU International Telecommunication YK:n alainen kansainvälinen

Union teleliitto

гги-т

Telecommunication standardization ITU:n alainen lennätin-ja

sector of ITU puhelin komitea

LOS Line on sight Näköyhteys

NMS Network Management System Verkonhall intaj ärjestelmä NMT Nordic Mobile Telephone Analoginen pohjoismainen

matkapuhelinverkko NTE Network Terminal Equipment Verkkopääte

ONP Open Network Provision/Provider Avoin verkko PMP Point to multipoint

POTS Public Old Telephone Service Perinteinen puhelinpalvelu PSTN Public Switching Telephone Network Yleinen puhelinverkko

(11)

Xl

RF Radio Frequency Radiotaajuus

RLL Radio Local Loop Radioliittymä

RSS Remote Service System Asiakasasema

RSU Remote Subscriber Unit Etäliityntä yksikkö

TACS Total Access Communications Englantilainen matkapuhelin

System jäijestelmä

TC Telephone Companies Alueelliset puhelinyhtiöt TDMA Time Division Multiple Access Aikajakomonikäyttöjärjestelmä

TF Telecom Finland Ltd Telecom Finland Oy

TM N Telecommunication Management Network

Verkonhallintaverkko TMU Tranceiver Microwave Module Mikroaaltomodulaattori TPM Tranceiver Processor Module Liikenneprosessoriyksikkö SDH Synchronous Digital Hierarchy Synkroninen digitaalinen

hierarkia

VRK V äestörekisterikeskus

WLL Wireless Local Loop Langaton liittymä

(12)

1

Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

1. Johdanto

Liityntäverkoissa avautuva kilpailu yleisten televerkkojen paikallisverkkojen toteuttamisessa on vauhdittanut radioliittymän kehitystyötä. Radiorajapinta ei vaadi fyysistä kaapelireittien rakentamista, eikä kaapeleihin liittyviä muita rakenneosia. Tämä merkitsee halvempaa rakentamista, koska investointikustannukset jäävät pois. Myöskään perinteisiä käyttö- ja kunnossapitokustannuksia ei siltä osin tule. /1/ Käyttökustannuksia syntyy vain radiotaajuuksien käyttöoikeudesta, asiakaslaitteiden viankoijauksesta, akuista ja vähän sähkönkulutuksesta. Päätelaitteiden siirtäminen on myöhemmin tarvittaessa hyvin helppoa toteuttaa.

1. Johdanto

(13)

Pekka Heinäharju Kiinteän radioi i i ty ntä verkon suunnittelu olevaan televerkkoon

2

kerrostaloalue

S

valokaapeliyhteys

Tukiasema Tukiasema

Keskus tai keskitin

Kiinteän radioliityntäverkon periaatteellinen rakenne

Kuvio 1. Radioliityntäverkon teknisen ratkaisun periaatekuva

Kuvio 1. esittää ympärisäteileviin tukisema-antenneihin perustuvan kiinteän radioliityntäverkon periaatetta. Kuviosta näkyy, että verkon tukiasemat voidaan liittää valokaapeli- ja radiolinkkiyhteyksillä toimivan televerkon keskuksiin tai keskittimiin.

Kiinteille radioliittymille tarkoitettu taajuusalue noin kahdesta noin neljään GHz:iin on haastava, koska tällä taajuusalueella on tehty erittäin vähän radiosignaalien etenemistä kartoittavia mittauksia ja alueesta on siten vain vähän käytännön kokemuksia. Suunnittelulle kiinteä radioliityntäverkko on haasteellinen myös sen vuoksi, että liittymien tarjonta on rajattava tietyille maantieteellisille alueille. Tämä johtaa siihen, että liittymien saatavuusennusteet on arvioitava käyttämällä eräänä apuvälineenä myös radiosignaalin etenemismalleja. /2/

1. Johdanto

(14)

3

Markkinointilähtökohta on hyvin mielenkiintoinen, koska avautunut hintakilpailu on mahdollistanut asiakaskunnan differentioinnin ja koska radioliittymien tarjontaa voidaan ja on kustannussyistä pakko rajoittaa vain tietyille maantieteellisille alueille.

Matkapuhelinverkon suunnittelumenetelmät eivät sovellu FRA-verkon suunnitteluun sellaisenaan, koska käyttöön tuleva taajuusalue vaatii hieman erilaisen radiosignaalin etenemismallin ja häiriöaluetarkastelu on erilainen.

Kirjallisuudessa olevasta runsaasta radiopuhelinverkon suunnittelua käsittelevästä materiaalista on siten vain vähäinen hyöty FRA-verkon suunnittelussa.

Tämä työselostus kattaa lähtötietojen hankinnan ja muokkaamisen, hyvin yksinkertaisen ennustemallin, kyseessä olevaan käyttötarkoitukseen sovelletun radiosignaalin etenemismallin, saatavuustietojen tuottamisen ja suunnitteluprosessin. Työselostus sisältää myös ratkaisun, jolla ymmärretään kolmen eri tason suunnitelmadokumentteja, jotka tuotetaan työssä kuvattujen suunnitteluprosessien ja muiden prosessien avulla. Ratkaisu saadaan manuaalisten iteraatioiden avulla. Toisaalta ratkaisuna voidaan pitää myös tässä työssä esitettyjä suunnitteluprosesseja. Täysin automaattinen suunnitelmien tuottaminen ei ehkä ole vielä toistaiseksi mahdollista tarvittavien muuttujien liian suuren määrän vuoksi.

1. Johdanto

(15)

Pekka Heinähaiju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon 4

2. Oleva televerkko

2.1 Televerkot Suomessa

Olevien televerkkojen merkitys operaattorille eli verkon omistajalle ja ylläpitäjälle on hyvin erilainen riippuen siitä onko operaattori esimerkiksi markkinajohtaja tai vahva haastaja. Suomessa on useita kilpailevia televerkko operaattoreita /3/, joille on myönnetty toimilupia liiketoimintaryhmittäin. Ulkomaan liikennettä hoitavat TF, Finnet International Oy, Telivo Oy ja ainakin kaksi muuta yhtiötä, kaukoliikennettä TF, Kaukoverkko Ysi Oy ja Telivo Oy, matkapuhelinliikennettä TF ja Radiolinja Oy, paikallispuheluliikennettä TF, alueelliset puhelinyhtiöt, TVS tekniikka Oy, Botnia Link Oy, Länsilinkki Oy ja Telepohja Oy sekä datasiirtoa TF ja Datatie Oy. Kaukoverkko Ysi Oy, Radiolinja Oy ja Datatie Oy ovat ainakin osittain puhelinyhtiöiden omistuksessa, samoin edellä luetelluista paikallispuheluliikannettä hoitavista Botnia Link Oy, Länsilinkki Oy ja Telepohja Oy. Telealalla tapahtuu jatkuvasti uusia fuusioita, omistusjärjestelyjä ja muuta yhteistoimintaliittoutumista. Toisaalta pyritään erottamaan verkkoja palveluoperointi toisistaan ja niistä tehdään erillisiä yhtiöitä.

2.1.1 Kiinteä kotimaan verkko

Kiinteä kotimaan verkko sisältää kauko- ja paikallispuhelinverkon. Kilpailun vuoksi verkkoja on olemassa vähintään kaksi. Päällekkäisten lankaverkkojen syntymistä voitaisiin vähentää soveltamalla myös paikallispuheluverkoissa ONP-periaatetta, jolloin operaattorit olisivat velvoitettuja vuokraamaan puhelinjohtoja säänneltyyn hintaan myös kilpaileville operaattoreille.

Numeron siirrettävyyden puute on toinen suuri kilpailua estävä rajoite.

Kiinteä radioliityntäverkko liitetään yleisimmin suoraan kiinteän verkon aluekeskuksiin. Mikäli FRA-paikkakunnalla ei ole aluekeskusta tukiasemat voidaan liittää etäiskeskittimeen tai paikalliskeskukseen. Liityntäverkon ja keskuksen rajapintastandardina tullaan käyttämään ETSI:n V5-standardeja.

/4/, /5/ Näistä V5.1-standardi tukee normaaleja PSTN-palveluja ja ISDN- perusliittymäpalvelua

161

ja V5.2 keskittää liikennettä, jolloin kukin radioliittymä voi käyttää kaikkia yhteysvälin aikavälejä. V5.2-standardi voi

2. Oleva televerkko

(16)

5

sisältää 16 kappaletta 2048 kbit/s yhteyttä. Liittymä verkon V5-liitännät voidaan yhdistää yhteen tai useampaan paikalliskeskukseen. Yksittäinen V5- liitäntä on kuitenkin yhditettävissä ainoastaan yhteen paikalliskeskukseen.

Kuvio 2. Uudet teleliikennealueet ja niiden uudet suuntanumerot

Kuvion 2. kaukoverkon rakennekuvasta /7/ näkyy, että aluekeskuksia on kaikilla suurilla paikkakunnilla. Runkokeskuksien kautta hoidetaan pääsääntöisesti teleliikennealueiden välinen teleliikenne. Paikallisnumerot ja siten myös FRA-verkon liittymien numerot ovat vielä toistaiseksi siirrettävissä vain kunkin teleliikennealueen sisällä. Uudet teleliikennealuekohtaiset suuntanumerot otetaan käyttöön 12.10. 1996.

2. Oleva televerkko

(17)

6

Alueellisesti FRA-verkko liitetään ensisijaisesti oman teleliikennealueensa runko- tai aluekeskukseen ja toissijaisesti alueen johonkin muuhun keskukseen tai keskittimeen. FRA-verkko on helposti liitettävissä PSTN- verkkoihin, koska tukiasemat, siirtojärjestelmät ja keskukset laitteineen ovat käytettävissä edellämainitun keskusliitännän avulla, mikäli niistä löytyy riittävästi vapaata kapasiteettia.

2.1.2 Matkapuhelinverkot

Matkapuhelinverkkoja on maassamme toiminnassa ainakin viisi, analogiset verkot ARP, NMT450, NMT900 ja kaksi digitaalista GSM- verkkoa, joiden kunkin toiminta-alue ja tukiasemaverkko ovat lähes koko maan laajuisia.

Kuvio 3. Potentiaalisia tukiasemapaikkoja Lounais-Suomessa

Kuviossa 3. on matkapuhelinverkoissa käytössä olevia tukiasemapaikkoja.

Kuviosta /8/ nähdään, että tukiasemapaikkatiheys Lounais-Suomessa on hyvin suuri. Tukiasemia on suurilla paikkakunnalla jopa kymmeniä.

2. Oleva televerkko

(18)

7

Uusia tukiasemia ja tukiasemien laajennuksia nykyisiä ja uusia matkapuhelinverkkoja varten tehdään lähivuosina erittäin paljon. FRA- verkon ja matkapuhelinverkon suunnitteluvaiheen yhteistyöllä on saavutettavissa synergiaetuja verkon rakenneyksiköiden yhteiskäytöllä ja verkkojen rakentamisessa.

2.1.3 Kaupunkiverkko

Kaupunkiverkko on televerkon osa, joka on pääosin valokaapelein toteutettu keskisuuren tai suuren kaupungin koko taajama-alueen kattavana runkoverkkona.

I SDH-renaas ч II SDH-renaas л>п III SDH-renaas

\\ " • - IV SDH-renaas

Kuvio 4. Kuvaus Telen Oulun kaupunkiverkosta

Kuvio 4. esittää kaupunkiverkon rengastopologiaan perustuvaa rakennetta ja verkon runkopisteitä. /9/, /10/, /11/

2. Oleva televerkko

(19)

8

Kaupunkiverkon runkopisteet ovat pieniä laitetiloja, joista lähinnä yrityksiä ja muita yhteisöjä varten niinikään valokaapelein rakennettu liityntäverkko haaroittuu. Nämä runkopisteet ovat myös sopivia radioliityntäverkon tukiasemapaikkoj a.

2.2 Käyttö ja kunnossapito

Markkinajohtajuudessa olleen kaukopuhelinoperaattorin, esimerkiksi TF, käyttötoiminnassa kiinteän radioliittymän taloudellinen merkitys on hyvin pieni kaukoverkossa, koska kilpailutilanne on jättänyt sille alkuvaiheessa vapaata kaukoverkkokapasiteettia. Paikallisliikenteessä TF on alueellisten puhelinyhtiöiden alueilla uusi haastaja, joten markkinaosuuden valtaaminen on erittäin todennäköistä. Tämä markkinaosuuden muutos lisää kaukoliikennettä ja siten käyttö- ja kunnossapitoresurssien tarvetta.

Kunnossapidossa FRA:n vaikutus on huomattava, koska tukiaseman ja asiakasasemien välillä ei ole lainkaan kaapeliverkkoa. Radiotaajuuksien käyttömaksu tulee käyttöön. Kunnossapito rajoittuu siten raskaan kaapeliverkon sijasta vain tukiasema- ja päätelaitteisiin. Käyttötoiminta on pääasiassa keskitettyä verkonhallintaa ja liikenteen teknistä hoitoa.

Käyttöön ja kunnossapitoon kehitetään uutta ja nykyistä keskitetympää verkonhallintaa /12/, /13/ sekä uutta tietotekniikaa soveltavaa, pääasiassa olio-orientoitunutta ohjelmistoa. Nämä parantavat jatkuvasti palvelun laatua ja lisäävät eri toimintojen tehokkuutta. Verkonhallintakeskus voidaan liittää televerkon lisäksi yhtymäverkon kautta reaaliaikaisesti asiakaspalveluun, käyttökeskuksiin, työn ohjaajalle ja teleasentajalle. Näin ollen voidaan työnjaosta sopia joustavasti. Vikojen hallinta ja siihen liittyvä reititys tai työnohjaus on mahdollista suorittaa esimerkiksi työajan ulkopuolella keskitetyssä alueellisessa käyttökeskuksessa tai koko maan kattavassa verkonhallintakeskuksessa.

Keskitetyn verkonhallinnan tyypillisiä tehtäviä ovat tukiasemien luonti ja konfigurointi, asiakasasemien konfigurointi ja palveluiden määritys, laskennan käynnistäminen, verkon laajennustarpeen ennakointi, verkon suorituskyvyn hallinta, toimenpidepyyntöjen luonti, hälytysten hallinta ja muiden tapahtumien hallinta. Koska FRA-tekniikka on uusi tekniikan alue, siihen on helppo liittää uusimmat verkonhallinnan sovellukset ja palvelut.

2. Oleva televerkko

(20)

9

VERKONHALUNTAJARJESTELMA (N M S)

Keskitetty käyttö keskus^

oi -VTY

Vikojen hallinta -RTS työajan ulkopuolella-NMS

Alueellinen käyttökeskus

|a| -VTY la]

-TYÖ 1 Vikojen hallinta -PTS 1 työaikana -NMS

RTS Palvelutasojärjestelmä

Työn ohjaus

Suorituksen pyytämien töiden selvitys

-TYÖ -VTY

Teleasennus

Työmääräysten poiminta-TYO I r—11 Talotietojen tallennus -VTY Reitin ja työn kuittaus

I Asiakaspalvelu

|'f—.I - APL Asiakaspalvelu- ja laskutusjärjestemä , 1^1 -TYÖ Työnohjausjärjestelmä

—I—I xxx I -VTY Verkkotietojen ylläpitojärjestelmä

VERKONHALLINTAKESKUS / TILAUSTEN KÄSITTE№s-

Reititys SERVER

Tukiasemien luonti ja ■—

konfigurointi 1 Hälytysrajojen asetus ' Suorituskyvyn hallinta

NMS: n ilmoittamien vikojen hallinta työaikana

stoipb?

NMS SERVE»

e

DUAL-RORTED

Työasema jgo ж

-I NIÜ5 I—|~P^~|

Ensmmäisen 2M:n aikaväli

/

'ukiaserr a

NTE

L-Ú

Asiakasasema

Kuvio 5. Verkonhallintajärjestelmä ja verkonhallintakeskus

Kuviossa 5. näkyy, miten verkonhallintajärjestelmä ja -keskus liittyvät yhtymäverkon kautta esimerkiksi asiakaspalveluun, käyttökeskuksiin ja töiden suoritukseen. Kuvioon on merkitty myös näiden toimintayksiköiden tarvitsemia ohjelmistoja.

Edellä kuvattu verkonhallinta ja verkonhallintakeskus rakennetaan olennaiseksi osaksi FRA-järjestelmää ja -prosesseja. FRA-verkonhallinta- järjestelmä liitetään ylemmän tason keskitettyyn hallintajärjestelmään kuten

muutkin televerkkojen hallintajärjestelmät.

2. Oleva televerkko

(21)

Pekka Heinäharju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon 10

3. Kiinteät radioliityntäverkot

Toimivia kiinteitä radioliityntäverkkoja on nykyisin käytössä vielä vähän.

Seuraavassa on esitelty Euroopassa käytössä ja kehitteillä olevia yleisimpiä kiinteitä radioverkkoja. Pääosin nämä verkot ovat alunperin suunniteltu matkapuhelinverkoiksi, joita on muunneltu kiinteän verkon käyttöön sopiviksi. /1/, /14/

3.1 Analogiset solukkoradioverkot

NMT-standardiin pohjautuvat verkot ovat pohjoismaisia verkkoja, joita valmistavat esimerkiksi Ericsson ja Nokia. AMPS/TACS-standardiin perustuvien verkkojen valmistajia ovat esimerkiksi Motorola ja Alcatel.

Nämä analogiset verkot toimivat tyypillisesti 400 ... 900 megahertsin taajuusalueella. Näistä verkoista on paljon käytännön kokemusta ja ne toimivat laajalla jopa 30 kilometrin säteellä. Kapasiteetti on rajallinen ja riipuu liikenteen määrästä. Tyypillisesti on 16 FDM-kanavaa, jotka palvelevat 125 asiakas-asemaa. Puheen laatu on heikompi verrattuna digitaalisiin radioverkkoihin ja maksimimodeminopeus on yleensä 4800 bps.

3.2 Digitaaliset solukkoradioverkot

D-AMPS on amerikkalainen ja GSM/DC S 1800 on eurooppalainen digitaalinen solukkoverkkostandardi. Yhdysvalloissa on hyväksytty Qualcommin ehdotus CDMA-tekniikkaan perustuvasta standardista.

Digitaalisissa verkoissa puheen laatu on yleensä parempi kuin analogiaverkoissa. Datanopeus on yleensä 9600 bps. Signaalin salaus voidaan tarvittaessa toteutaa hyvin tehokkaasti. TDMA mahdollistaa suuremman verkon kapasiteetin, joka on yleensä 64 kanavaa / 600 asiakasasemaa solua kohti. Verkot toimivat alle 20 kilometrin säteellä.

CDMA-standardilla pyritään suurempaan radiojärjestelmän kapasiteettiin, mutta tällöin saavutettava kapasiteettien! on vielä kiistanalainen.

3. Kiinteät radioliityntäverkot

(22)

11

3.3 Johdottomat radioverkot CT2 ja DECT

CT2 ja DECT ovat ETSI-standardeihin perustuvia radioverkkoja, jotka on edelläolevien solukkoverkkojen tapaan suunniteltu liikkuvaa käyttöä varten.

Näissä voidaan kuitenkin käyttää myös kiinteitä suuntaavia antenneja. CT2 perustuu 32 kbps FDMA-kanavaan, joka käyttää ССГГТ G762-standardia.

Puheen laatu on lähellä PSTN-laatua. Radiopäätelaite tukee vain yhtä puhekanavaa. Salausta ei ole toteutettu. DECT perustuu TDMA- kanavointiin 32 kbps kanavaleveydellä. Salaus on järjestetty. Verkon kapasiteetti on 10 x 12 = 120 kanavaa, joista osaa voidaan käyttää samassa pisteessä. Paikallinen liikkuvuus edellyttää tiheää tukiasemaverkkoa laadun ja peiton takaamiseksi.

3.4 Point to multipoint-verkot

Point to multipoint- eli PMP-verkkoja valmistavat esimerkiksi TRT-Philips, SR Telecom /15/ (Kanada), Alcatel ja NEC. Verkot käyttävät TDMA- multipleksointia ja 2 tai 4 megabitin mikroaaltosiirtoa 1.4 tai 2.6 gigahertsin taajuusalueilla. Verkot on suunniteltu ja ne soveltuvat pitkien etäisyyksien, jopa yli 50 km, takana olevien ja harvaan asuttujen maaseutualueiden liittämiseen yleiseen televerkkoon. Keskusasemassa on tyypillisesti 30 tai 60 kanavaa, jotka tukevat 256-1024 ala-asemaa. Eräät PMP-ratkaisut tukevat myös ISDN-siirtoa 2B+D-kana vassa päätelaitteilla, joissa voi olla yksi tai useampia, jopa kymmeniä liittymiä. PMP edellyttää yleensä LOS-yhteyttä kuten radiolinkitkin.

3.5 Erityisesti FRA-käyttöön kehitettäviä verkkoja

Nortel ja Iónica /16/, /17/, /18/ kehittävät ja Liberty pyrkii hankkimaan nimenomaan FRA-ratkaisuja. Hyvään puheenlaatuun pyritään ССГГТ G726- ja G728-standardeihin perustuvalla koodauksella. lonkalla puhekanava on 32 kbps. Datakäytössä kanava on 64 kbps, joka mahdollistaa mm. 28.8 kbps datasiirtonopeuden. Ratkaisu sisältää puheen salauksen, mahdollisuuden kahteen liittymään asiakas-asemassa ja tulevaisuudessa myös 2B+D ISDN- mahdollisuuden. Tukiasema peittää laajan 5 kilometrin säteisen alueen ja solun kapasiteetti, joka riippuu luonnollisesti ominaisliikenteen määrästä, on

(23)

12

60 kanavaa ja 639 liittymää tai sektoroiduilla tukiasema-antenneilla 180 kanavaa ja 1917 liittymää. Näköyhteys sallii solun säteeksi jopa 15 km ja minisolujen minimisäde on 0.5 km. PMP-järjestelmiin verrattuna FRA- radiokanavat ovat kapeampia, joten kanavan sisäiset vääristymät ovat pienempiä. Kaistaa säästetään käyttämällä pientä puheenkoodausnopeutta.

Liberty käyttää vastaavassa omassa ratkaisussaan uutta, mutta nykyisin vielä Ionica/Nortelin käyttämään TDMA-tekniikkaan verrattuna selvästi vakiintumattomampaa CDMA-tekniikkaa.

(24)

Pekka Heinähaiju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon 13

4. Suunnittelun lähtötiedot ja parametrit

4.1 Yleistä

Radioverkko suunnitellaan aina jollekin rajatulle maantieteelliselle alueelle.

Suunnitteluun tarvitaan lähtötiedot suunnittelualueiden väestömäärästä, asuntomäärästä, asukkaiden tulotasosta, yritysten lukumäärästä ja toimialasta, asuntotuotannosta ja näiden ennusteista. Lähtötietoja ovat myös asema- ja yleiskaavat sekä olemassa olevat televerkot. Satelliittikartat, joissa on esitetty maanpinnan korkeus tai maapinnan peitteitä, käsitellään kuhunkin tarkoitukseen soveltuvilla tulkintaohjelmistoilla. Tällaiset karttatietokannat ovat lähtötietoaineistoja peittoalueiden määrittelyssä. Lähtötiedoista voidaan tarvittessa muodostaa myös eräitä ennustemallien parametreja.

Suunnitteluparametreja ovat oleva liittymäkanta, oleva liikenne ja ennustettu ominaisliikenne.

Erilaisia fiktiivisiä, teoreettisia ja laskennallisia verkkosuunnitelmia kustannusarvioineen voidaan pitää myös suunnittelun lähtötietoina. Tällöin laskennan parametreinä voivat olla erilaiset tunnusluvut, kuten erlangia neliökilometriä kohti ja liittymiä neliökilometriä kohti. Yleis- ja perussuunnitelmat toimivat lähtötietoina alempien tasojen ja lyhyemmän aikavälin suunnittelussa.

FRA-suunnittelun keskeisiä lähtötietoja ovat oleva kaupunkiverkko ja olevat matkapuhelinverkot, koska kaupunkiverkon runkopisteet, jotka ovat yleensä pieniä laitetiloja, ja matkapuhelinverkkojen tukiasemat ovat lähes aina sopivia myös FRA-verkon tukiasemapaikoiksi.

Teknistaloudellista suunnittelua edeltävät markkina- ja myyntitutkimukset, joiden avulla suunnittelukohteet ja niiden maantieteellinen rajaaminen

määritellään alustavasti.

4. Suunnittelun lähtötiedot ja parametrit

(25)

14

Kartta 1. Esimerkki tukiasemaverkosta Oulun kaupungissa

Kartalle 1. on merkitty Oulun potentiaalisia tukiasemapaikkoja. Taustalla on satelliittikartan tulkinta, jonka värit kuvaavat maanpinnan korkeuseroja.

Kartalla näkyy myös kaksi suunniteltua FRA-tukiasemaa, joista toisen antenni on suunnattu etelään ja toisen länteen.

Televerkkojen pääsuunnitelma on kuvaus valituista tukiasemapaikoista ja FRA-verkon sovittamisesta kiinteän lankaverkon oleviin alueisiin ja suunnitelmiin. Tässä vaiheessa otetaan huomioon lähtötietoina kiinteän ja liikkuvan kotimaanverkon sekä kaupunkiverkon suunnitelmat.

Pääsuunnitelma toimii perussuunnittelun eräänä lähtötietona.

FRA-perussuunnitelma tarkoittaa yhden paikkakunnan tai sen osa-alueen ratkaisua, jossa on määritelty tukiasema-antennien tyypit ja korkeudet.

Suunnitelmassa on laskettu ratkaisun kustannukset ja tuotettu kunkin

(26)

15 Pekka Heinäharju Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

tukiaseman antennien peittoaluekuvioita. Usean tukiaseman kautta saatava peitto, jota on korostettava erityisesti perussuunnitteluvaiheessa, parantaa ja lisää todennäköisesti palvelumahdollisuuksia. Yhteys pyritään tällöin toteuttamaan aina parhaan palvelun antavan tukiaseman kautta.

Perussuunnitelma on eräs yksityiskohtaisen suunnittelun lähtötieto.

Kartta 2. Kuvaus tukiasemien solujen peittoalueista

Kartalle 2. on piirretty kolmen tukiaseman, Pääskyvuoren, Ispoisen ja Mälikkälän, solujen mahdollisia peittoalueita, jotka on kuvattu sinisellä, valkoisella ja punaisella värillä.

(27)

16

Yksityiskohtainen suunnitelma on urakoitsijaa tai toteuttavaa yksikköä varten tehty kuvaus. Suunnitelma sisältää tarkkoja ja suurimittakaavaisia antennikohtaisia peittoaluekuvia ongelmallisista katvealueista. Kartoilla voidaan tarvittaessa esittää myös suunnitelma-alueen maantieteellinen rajautuminen ympäristöönsä.

Kartta 3. Tukiasemakohtaiset katvealueet

Kartalla 3. arvioidaan maaston perusteella, minne kahden tukiaseman, Ispoisen ja Pääskyvuoren mahdolliset katvealueet muodostuvat.

Yksityiskohtaisessa suunnittelussa analysoidaan seuravaassa esitettyjen karttanäyttöjen avulla mahdollisesti tarvittavat suunnitelmakartat. Kartoilla 4. Isponen ja 5. Pääskyvuori esitetään alueita, joille jää katvealueita. Nämä alueet voidaan suurentaa siten, että nähdään mitkä rakennukset ovat katvealueella. Yksittäisen rakennuksen ja tukiaseman väliä voidaan vielä tarkastella maastoprofiilin ja kentänvoimakkuusprofiilin avulla. Nämä käyrät esittelen kohdassa 5.3.9. Yksityiskohtainen suunnitelma sisältää töiden kustannukset, muut resusurssivaraukset ja tarkan aikataulutuksen.

(28)

17

Kartta 4. Ispoinen Kartta 5. Pääskyvuori

Kartoilta 4. ja 5. nähdään miten etenemismallin avulla lasketut peittoalueet ja katvealueet muodostuvat.

Re aident d Shop, Hoapit

MeeUvfloce Sporta School

Ш hdustrld

I Telecomm HI Store, Farm

Hi Station à Other Bkjng

Field (topo) Sm. House A.

Apor tm. Area hdust. Area Open Area

■ Water Area

MM ^{Forest Om}

Forest 1m

: <|ь

+- 4 ^. r • turku ká>Rtacity ÿilupuistp

_{• V}

c»

vk

mäki ^

, 1 I 1 . f ^

. I

4

^vasaramaki^ьг

kartta‘6

4

©

pääskyv

I

Xn u,;*

.

©

.-iapoinen

V

*7

jC

-mr*z——

; f

K

1

è

Kartta 6. Kahden solun muodostama peittoalue

(29)

18

Kartalta 6. voidaan todeta molempien solujen Ispoisen ja Pääskyvuoren yhteispeitto, joka on varsin kattava piirretyllä alueella lukuunottamatta alueen vasenta ylänurkkaa. Pohjakartta esittää maanpinnan peitteitä. Kartalla vihreä väri esittää metsäaluetta ja punainen väri teitä.

Suunnittelu tarkentuu loppuvaiheessa rakennuskohtaiselle tasolle, jolloin saatavuustiedot voidaan siirtää asiakaspalvelun, työn ohjauksen ja työn suorituksen käyttöön.

Asiakaspalvelu ei voi aina luvata radioliittymän saatavuutta täydellä varmuudella. Joissain tapauksissa radioliittymän saamisen varmistamiseen kohtuullisin kustannuksin tarvitaan myös kentänvoimakkuusmittauksia, jotka on tehtävä asiakkaan luona. Laskettujen kentänvoimakkuusarvojen ja asiakkaan luona mahdollisesti tehtyjen kentävoimakkuusmittausten avulla suoritetaan liittymän RSS-antennin suuntaaminen, antennin asentaminen, liittymän asennus ja tarvittavat testaukset.

Ongelmallisilla katvealueilla suoritetaan kentävoimakkuusmittauksia etukäteen, jos halutaan selvittää mitkä rakennukset voidaan ja kannattaa liittää televerkkoon FRA-tekniikkaa käyttämällä ja mitä rakennuksia ei liitetä. Näillä alueilla kannattaa usein käyttää perinteistä liityntätekniikkaa.

Yhteyksien vuokraaminen on myös mahdollista, jos ne ovat hinnaltaan edullisia.

4.2 Saatavuustiedot

Liittymien kysyntäennusteet laaditaan markkinointi- ja myyntitavoitteisiin perustuen. Liityntäverkon peittoalueiden määrittelyssä tarvitaan myös radiosignaalin etenemismalleihin perustuvaa tekniikkaa. Saatavuustiedot, jotka ovat osa verkkotietojäijestelmää, syntyvät tietokoneajossa, jossa rakennuskohtaisesti etenemismallia hyväksikäyttämällä todetaan kunkin rakennuksen kohdalla oleva laskennallinen kentänvoimakkuuden arvo.

Tämän kentänvoimakkuusarvon avulla päätellään onko FRA-liittymälle saatavuus olemassa kyseisessä rakennuksessa. Saatavuus voi olla useasta tukiasemasta ja solusta samanaikaisesti. Saatavuustietoihin lasketaan ja liitetään myös FRA-liittymän etäisyys ja kompassisuunta tukiasemalle.

(30)

19

Taulukko 1. FRA-alueiden asuntopotentiaaleja Helsingin alueella.

Asunnot kpl

Pienasunnot kpl

Perustamisvuo- Hyvin varustetut

sikymmen kpl %

TAPANINKYLÄ 29 994 9 572 28 437 95

502 Pukinmäki 4 115 469 1970- 4 066 99

503 Malmi 10 187 3 704 1960- 9 306 91

504 Suutarila 4 220 2 077 1980- 4 074 97

383 Pihlajamäki 5 635 272 1960- 5 614 100

402 Tapulikaupunki 3533 1 191 1970- 3 364 95

411 Puistola 2 304 1 859 1980- 2 013 87

PAKILA 6 188 5648 5 567 90

405 Itä-Pakila 1 291 1 092 1960- 1 138 88

402 Länsi-Pakila 2 429 2185 1960- 2 199 91

351 Paloheinä 1731 1 695 1950, 1970- 1 555 90

352 Torpparinmäki 737 676 1980 675 92

ETELA-KAARELA 13971 2 786 13709 98

205 Kaarela 11 623 2 205 1970 11 432 98

320 Konala 2 348 581 1960 2 277 97

LAUTTASAARI 11 880 770 11 668 98

105 Lauttasaari 11 180 487 1950- 10 974 98

302 Kuusisaari 179 147 1960- 176 98

303 Lehtisaari 521 136 1960 518 99

YHTEENSÄ 62 033 18 776 59 381 96

KOKO HELSINKI

Yhteensä 259 033 32 833

1960-

241 274 93

FRA-liittymien kysyntäennusteet voidaan laatia myös ylläolevassa taulukossa 1. esitettyjen suunnittelualueittaisten asuntotilastojen /19/

perusteella. Näin saatuja karkeita kysyntäennusteita käytetään lähinnä vain pääsuunnitelmien laadinnassa. Perussuunnittelua varten tarvitaan kuitenkin tukiasemakohtaisia ennusteita, jotka perustuvat etenemismalleja käyttäviin suunnitteluohjelmiin ja tietojärjestelmiin.

Saatavuustietojen laskennassa tarvittavat lähtötiedot, joita ovat esimerkiksi rakennustiedot ja rakennusten osoitetiedot, voidaan hankkia esimerkiksi väestörekisteristä, kunnista, tilastokeskuksesta tai maanmittauslaitokselta.

(31)

SAATAVUUSTIEDOT SUUNNITTELUSSA Suunnittelupäätös

aluemääritys MYYNTI- JA

MARKKINOINTI

Asiakaspohja määritys

Rakennustieto}

tilaus VRK:sta Sopimus accès;

toiminta-alueest i -aikataulu

Saatavuusoisoi i tiedon päivitys Solukkosuunni-

telman teko

Suunnittelman päivitys Suunnittelukohtec i

radiolupien hank- - kiminen

Tukiaseman määritykset

Kyselyt Kuuluvuus

tiedot

SUUNNITTELU LVI, кар, tehos

Keskus-ja siirtojä - jestelmien enakk >- suunn. tarkistam.

Suunnit

telu tarve

ASIAKASPALVELU Ei saatavuutt i

nimi, osoite

Suunniteltu alue/solu TIETOJÄR

JESTELMÄT

Hanke- Työsuunnitelma

Saatavuustieto

Kuvio 6. Saatavuustiedot suunnitteluprosessissa

Kuviossa 6. esitetään väestörekisteristä saatujen rakennustietojen siirto suunnitteluohjelmiston käyttöön.

Rakennustiedot, jotka sisältävät mm. rakennuskoordinaatit ja osoitetiedot siirretään useina kuntakohtaisina tiedostoina suunnittelusovelluksen käyttöön. Tämä siirto tapahtuu aina, kun uudelle alueelle laaditaan suunnitelmia tai rakennustiedot ovat muuttuneet niin paljon, että niiden päivitys on tarpeellista. Tämän jälkeen ohjelmisto laskee kullekin rakennukselle saatavuustiedon. Saatavuustieto voi olla kyllä, ehkä tai ei.

Nämä tiedot siirretään heti uuden tukiaseman valmistuttua palvelusovelluksen kautta asiakaspalvelun reaaliaikaiseen käyttöön. Lisäksi saatavuustietojen laskentaa suoritetaan ja näin syntyneet uudet saatavuustiedot siirretään asiakaspalvelun käyttöön, jos rakennustietoja on päivitetty tai uusia suunnitelmia on valmistunut.

(32)

21

4.2.1 Tukiaseman saatavuustiedot

Tarkkoja tukiasemakohtaisia ennusteiden lähtötietoja saadaan suunnittelun edettyä niin pitkälle, että antennityypit ja antennikorkeudet on valittu. Tämän jälkeen aloitetaan tukiaseman sektorointisuunnittelu, joka vaikuttaa tukiasemien kapasitteetteihin ja saatavuuteen ja voi myös vaikuttaa alustaviin antenniratkaisuihin ja tukiasemapaikkojen valintoihin.

4.2.2 Radioliittymän saatavuustiedot

Radioliittymän saatavuustiedot on siis laskettu kaikille rakennuksille.

Postinumeroalueittaiset raportit ja suunnitteluaeluekohtaisista tilastoista kootut raportit ovat toteutettavissa myös manuaalisesti. Peittoraportit ovat tukiasema- ja solukohtaisia raportteja, joiden tuottamisessa tarvitaan edellämainittuun etenemismalliin perustuvia analyysejä. Tällöin tiedot hankitaan sähköisessä muodossa. Rakennustietoina koordinaatti- ja pinta- alatietojen lisäksi voidaan hankkia tietoja asuntojen, toimitilojen ja liikehuoneistojen lukumääristä. Tämä tietoaineisto on päivitettävä suunnittelujäijestelmään aina kun rakennuskantaan tulee merkittäviä muutoksia. Kun tietoja käytetään liittymäennusteiden laadintaan, on tällöin hankittava lisäksi ainakin rakennus- ja asuntotuotantoon liittyvät ennusteet.

Suunnittelun ja asiakaspalvelun käyttöön on hankittava ja ylläpidettävä myös rakennusten osoitetietoja. Seuraavissa taulukoissa ”ehkä-saatavuus” saadaan kentänvoimakkuusarvojen ollessa n. -79 ... -84 dBm.

Taulukko 2. Saatavuustietoraportti

Saatavuusraportti ^Postialue --- SÜSÖÖ---

Rakennusten lkm Asuntojen lkm Toimitilojen lkm Saatavuus

466 1345 56 kyllä

30 100 10 ehkä

45 96 12 ei

441 1441 72 yhteensä

Taulukossa 2. saatavuustietoraportti on esitetty postinumeroalueittain.

Raportti voidaan tulostetaa myös kadun nimi parametrina, jolloin raportti tulostaa kyseisellä kadulla olevien rakennusten saatavuustiedot.

(33)

22

Taulukko 3. Peittotietoraportti

Peittoraportti ^Solu ^ioni-ps3

Rakennusten lkm Asuntojen lkm Toimitilojen lkm Saatavuus

356 645 87 kyllä

_22________________ 52_______________ LLÛ______________ehkä____________

Taulukon 3. peittoraportti esittää solukohtaisen peittoalueen saatavuuden.

Todellisuudessa voidaan kuitenkin havaita, esimerkiksi tarkkoja mittauksia suorittamalla ja liittymää asennettaessa, että etenemismallin avulla laskettu saatavuus kyllä onkin ei, tai ei onkin kyllä. Nämä tapaukset on huomioitu edellä olleissa raporteissa.

4.3 Olevan televerkkorakenteen hyväksikäyttö

FRA-verkon investointien yhteydessä voidaan joutua muuttamaan olevaa televerkkoa. Tukiaseman ja keskuksen välisellä yhteydellä on usein vapaata FRA-käyttöön soveltuvaa laitekapasiteettia. Keskuksen, tukiaseman ja siirtoyhteysvälin laajennusten yhteydessä saattaa myös vapautua televerkon laitteistoa, joka on käytettävissä muualla. Nämä on kaikki huomioitava laskelmissa. Jos FRA-tukiasemalle rakennetaan kuituverkko tai käytetään olevaa radiolinkkiä, niiden ylimääräistä kapasiteettia voidaan käyttää myös muiden televerkkojen tarpeisiin.

Suunnittelun alkuvaiheessa on varmistettava laitetilojen kunto ja riittävyys tukiasemayksiköiden asentamiseen ja mahdollisten virransyöttö- ja ilmastointilaitteiden laajennuksiin. Uusia matkapuhelinverkon tukiasemia on verkon nopean laajenemisen vuoksi jouduttu rakentamaan ahtaisiin tiloihin, joihin televerkon laajennukset eivät ole aina toteutettavissa.

(34)

Taulukko 4. Tukiaseman siirtoverkon investoinnit

TUKIASEMA: TELA

tyyppi a -hinta maara kustannukset

viesti asema 34V johtolaite 34V xxxxx 1 XXXXX

16*2 mux DMF16 xxxxx 1 xxxxx

korvattavien laitteiden purku asennustyö

0

tukiasema 34V-johtolaite 34V xxxxx 1 xxxxx

16*2 mux DMF16 xxxxx 1 xxxxx

korvattavien laitteiden purku xxxx

ITS+antennilaitteiden asennus xxxxx

tasasuuntaaja 0

korvattavan purku 0

sähkösyöttö 0

ilmastointi 0

korvattavan purku 0

kuituverkko kaapeli+työ xxmk/m xxxx xxxxx

kuitujen päättäminen 0

KUSTANNUKSET YHTEENSÄ xxxxxx

korvattavien laitteiden arvo

siirtolaitteet 8R+mux xxxxxx

voimalaitteet 0

ilmastointilaitteet 0

YHTEENSÄ xxxxxx

KUSTANNUKSET-KORVATTAVAT LAITTEET xxxxx

Huomattavaa: koppi yksityisellä tontilla masto 25m, jossa tilaa

8R-järjestelmä, jossa 2x2M vapaana tilaa on

tuuletus on

tasasuuntaajat 2x25A, josta 20A käytössä, uusittava kuitu rakennetaan

Toimivaan televerkkoon liitettävän FRA-tukiaseman suunnittelussa on aina huomioitava ylläolevassa taulukossa 4. olevat kustannukset ja kustannuksiin vaikuttavat muut tekijät.

Tukiasemien perustamiskustannuksiin on aina lisättävä olevan verkon muuttamisesta aiheutuvat lisäkustannukset vähennettynä mahdollisilla kustannussäästöillä, koska niillä voi olla ratkaiseva vaikutus tarvittavien uusien FRA-tukiasemien lukumäärää ja valittavien uusien tukiasemien sijaintipaikkoja arvioitaessa ja pyrittäessä teknisesti ja taloudellisesti mahdollisimman optimaalisiin suunnitelmaratkaisuihin.

(35)

24

5. Suunnitteluprosessi

5.1 Yleistä

Suunnittelun kaikissa eri vaiheissa voidaan käyttää samoja suunnitteluun tarkoitettuja tietokoneohjelmistoja. Suunnittelun edetessä ja tarkentuessa suurennetaan pohja- ja peittoaluekarttojen mittakaavoja. Tarkkuus on aina verrannollinen suunnitelmakartan tarkkuuteen. Suunnittelun tarkoituksena on löytää optimaaliset peittoalueet, tukiasemien ja solujen määrän optimi, parhaat tukiasemien maantieteelliset sijoituspaikat, pienin mahdollinen häiriöiden esiintymistodennäköisyys ja käytettävät taajuudet. Taajuuksien jakoon voidaan käyttää useita erilaisia malleja ja menetelmiä. FRA-verkon siirtoyhteyksinä käytetään kaapeleita ja radiolinkkejä, jotka ovat operaattorin omia tai muilta vuokrattuja järjestelmiä.

Kiinteän radioverkon suunnittelu eroaa matkapuhelinverkon suunnittelusta huomattavasti. FRA-verkon asiakasasema-antennit ovat suuntaavia. FRA:ssa radioyhteys tarvitaan vain asiakasasemapaikkaan kun taas matkapuhelinyhteys on saatava lähes kaikkialle. FRA-yhteyden on kuitenkin pysyttävä riittävän hyvänä valitussa pisteessä. FRA-yhteyksien toteuttaminen saattaa siis joissakin tapauksissa olla hankalampaa kuin matkapuhelinyhteyksien toteuttaminen. FRA-tukiasemaa ei myöskään voida siirtää tai poistaa käytöstä suuntaamatta asiakasantenneja uudelleen. Nämä seikat on huomioitava suunnittelussa ja verkon mitoituksessa.

5.2 Suunnitteluvaiheet 5.2.1 Pääsuunnitelma

Tässä suunnitteluvaiheessa sovitetaan yhteen kupari-, kaupunki-, kauko- ja FRA-verkko kaupunkitasolla. Laitehankintoja varten pääsuunnitelma on vahvistettava mieluiten puoli vuotta ennen FRA-verkon toteutusta.

5. Suunnitteluprosessi

(36)

25

Kartta 7. Pääsuunnitelmaluonnos

Kartalla 7. on kuvaus pääsuunnitelmaluonnoksesta, jossa näkyvät kupariliityntäverkon alue rajattuna mustalla värillä, kaupunkiverkko runkopisteineen sinisellä ja radioliitäntäverkko ja sen tukiasemapaikat punaisella värillä esitettynä. Kaupunkiverkon varmistusta SDH- rengastopologian /9/, /10/ avulla ei tällä kartalla ole esitetty.

Pääsuunnittelun haasteena on löytää teknisesti ja taloudellisesti edullisin ratkaisu mainittujen kolmen eri verkon rakentamiseksi ja liittämiseksi keskukseen.

5.2.2 Perussuunnitelma

Perussuunnitelma määrittelee FRA-ratkaisun, joka sisältää solujen lopulliset peittoalueet ja tukiasemien kapasiteetit ja yhteystarpeet keskukseen.

(37)

26

Kartta 8. Perussuunnitelman peittoaluekuvaus

Kartalla 8. on esitetty kolmen tukiaseman perussuunnitelmaratkaisu.

Alueelle voidaan tarvittaessa lisätä alueelle soluja ja tukiasemia myöhemmin.

5.2.3 Yksityiskohtainen suunnitelma

Yksityiskohtainen suunnitelma on tukiasemakohtainen. Se sisältää yksityiskohtaisen hankintaluettelon tarvittavissa tukiaseman materiaaleista ja töiden tarkan ajoitussuunnitelman.

(38)

27

Kartta 9. Yksityiskohtaiseen suunnitelmaan liittyvä kartta

Kartta 9. on suurimittakaavainen kartta, jolla nähdään saatavuusalueen rajautuminen muuhun ympäristöön rakennuskohtaisesti.

5.3 FRA-suunnitteluprosessi

Suunnittelu tapahtuu vaiheittain. Kukin suunnitteluvaiheen on tuotettava suunnitelmia, joissa on tarkoituksenmukaiset tietosisällöt.

Suunnitteluprosessin hallinta puhtaasti matemaattisin menetelmin ei mota parasta mahdollista ratkaisua, koska prosessin lopputuloksena saatavaan suunnitelmaan vaikuttavat useat toisistaan riippumattomat muuttujat, jotka nekin ovat usein prosesseja. Näistä muuttujista käsitellään seuraavissa kappaleissa keskeisimmät: liikennemäärät, maaston topologia ja peitteet, sektoroinnit, taajuuksien toistotarve, antennikorkeudet ja lähetystehot.

Kuvioon 7. olen laatinut esityksen suunnittelutasoista. Ylemmän tason suunnitelma toimii lähtötietona ja apuvälineenä seuraavan tason suunnitelmaa laadittaessa. Prosessi voi toimia näillä tasoilla myös iteratiivisesti.

(39)

Yksityiskoh

tainen suunnitelma

Yksityiskoh

tainen suunnitelma 1

Perussuunnitelma n

Pääsuunnitelma

Perussuunnitelma 1

SUUNNITTELUPROSESSI

Kuvio 7. Kuvio FRA-suunnitteluprosessin etenemisestä

Yksityiskohtaiseen suunnitteluvaiheeseen siirryttäessä on määriteltävä lisäksi käyttöön otettavien taajuusryhmien lukumäärä, näiden taajuusryhmien jakaminen eri solujen kesken ja suunta-antennien suunnat. Suurimmalle osalle näistä muuttujista annetaan erilaisia arvoja ja todetaan tämän jälkeen peittoalueita piirtävän ohjelmiston avulla syntyneet peittoalueet.

Suunnitelmat syntyvät muuttujien arvojen mahdollisimman optimaalisen valinnan kautta.

Seuraavissa karttakuvissa on kolme erilaista peittoaluekuviota. Kartalla 12.

esitetään takakeilan leikkaus, jonka toteuttaminen käytännössä voi olla ongelmallista. Takakeilan leikkaus vaatii tehokkaan vaimentimen, jolla signaalin eteneminen takakeilan suuntaan estetään. Käytännön kokemuksia FRA-taajuuksilla ei tästä ole käytettävissä.

(40)

29

Kartta 10. Ympärisäteilevän antennin peittoaluekuvaus

Kartta 11. Sektoriantennin Kartta 12. Takakeilan leikkaus peittoalue

Kartoilla 10., 11. ja 12. on esitetty peittoaluekuvaukset a) ympärisäteilevästä antennista, b) sektoriantennista, jonka sektori on 120 astetta ja c) antennista, jossa on tehty takakeilan leikkaus. Kartoilta 10. ja 11. voidaan todeta, että 120 asteen sektoriantennin suuntakuvio osoittaa peittoa myös takakeilan suuntaan.

The planning of fixed radio access network to the existing telecommunication network

Kiinteän radioliityntäverkon suunnittelu olevaan televerkkoon

SISÄLLYSLUETTELO

CCITT

us

гги-т

S

Tukiasema Tukiasema

Keskus tai keskitin

Kiinteän radioliityntäverkon periaatteellinen rakenne

161

|a| -VTY la]

e

+- 4 . r • turku ká>Rtacity ÿilupuistp

mäki ^

4

kartta‘6

©

pääskyv

I

©

.-iapoinen

K

è

Perussuunnitelma n

Pääsuunnitelma

Perussuunnitelma 1

SUUNNITTELUPROSESSI

+- 4 ^. r • turku ká>Rtacity ÿilupuistp