« 26 »  01  20 15 г.




Расчет пропускной способности сети

Диссертация на тему «Исследование и разработка метода расчета пропускной способности сети подвижной связи с кодовым разделением каналов» автореферат по специальности ВАК 05. Исследование эволюции технических средств и способов реализации структур радиотелефонной связи. Анализ тенденций развития сетей подвижной радиосвязи в Российской Федерации. Анализ технических характеристик и перспектив использования цифрового стандарта мобильной связи GSM. Характеристики стандарта DECT и принципы его взаимодействия с GSM. Системы подвижной связи с кодовым разделением каналов CDMA. Особенности архитектуры универсальной мобильной телекоммуникационной системы UMTS. Выбор методов описания сетей подвижной связи. Разработка математической модели процесса обслуживания вызовов на сетях связи с кодовым разделением каналов. Разработка общей структуры математической модели, выбор системы параметров и характеристик. Разработка формализованного представления макроуровня сотовой сети подвижной связи. Математическая модель микроуровня для сотовой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов. Разработка метода расчета пропускной способности сети подвижной связи с кодовым разделением каналов. Исследование распределения трафика на макроуровне сети подвижной связи. Оценка пропускной способности сети подвижной связи технологии CDMA с учетом особенностей « мягкой эстафетной передачи». Введение диссертации часть автореферата На тему "Исследование и разработка метода расчета пропускной способности сети подвижной связи с кодовым разделением каналов" Актуальность проблемы. Современный этап развития подвижной мобильной связи характеризуется высокими темпами роста числа пользователей цифровых сотовых сетей подвижной связи СПС-Ц. Ожидается, что к 2002 году число пользователей СПС-Ц достигнет 600 миллионов. Имеется тенденция освоения новых диапазонов частот, предоставляемых операторам связи на правах аренды. Начинается реализация концепции универсальных мобильных телекоммуникационных систем третьего поколения UMTS Universal Mobile Telecommunications Systems. В рамках UMTS ключевыми направлениями развития СПС-Ц являются: эволюция на базе технологии множественного доступа с временным разделением каналов TDMA Time Division Multiple Access - стандарты GSM и DECT; эволюция на базе технологии множественного доступа с кодовым разделением каналов CDMA Code Division Multiple Access - модификации стандарта IS-95 и новые стандарты связи на базе широкополосной технологии W-CDMA. Важной характеристикой функционирования СПС-Ц является пропускная способность сети, то есть интенсивность нагрузки, пропущенной сетью с заданным качеством. Актуальной проблемой является эффективное использование выделенного оператору связи ресурса частот с целью повышения пропускной способности элементов сети и сети подвижной связи в целом. В диссертационной работе исследуются особенности функционирования СПС-Ц технологии множественного доступа с кодовым разделением каналов. Актуальность исследования подтверждается перспективностью реализации СПС-Ц на оборудовании технологии CDMA, допускающем двойное использование военные и гражданские целиобеспечивающем высокую защищенность передаваемой информации и работу пользователей при минимальном уровне сигналов. Цифровая сотовая сеть подвижной связи состоит из совокупности ячеек сот. Будем обозначать понятием «сота» участок территории, где качество приема радиосигнала от базовой станции с точки зрения мобильных абонентов будет находиться в заданных фиксированных пределах. Базовая станция располагается в центре каждой соты сети и обеспечивает предоставление пользователям каналов трафика радиоинтерфейса на время разговора, контроль качества связи, эстафетную передачу абонентов на обслуживание в другие соты. Ресурс каналов трафика радиоинтерфейса в сотах сети технологии CDMA, как правило, фиксирован. Под пропускной способностью соты понимается интенсивность нагрузки, которую может пропустить радиоинтерфейс соты сети с заданной вероятностью потерь по вызовам. Зоны обслуживания соседних базовых станций, как правило, перекрывают друг друга. Мобильный абонент CDMA может обслуживаться одной, двумя или тремя базовыми станциями с использованием ресурса каналов трафика соседних сот сети в режиме « мягкой эстафетной передачи». Актуальной проблемой является исследование зависимости пропускной способности сети подвижной связи с кодовым разделением каналов от структуры сети, интенсивности перемещения абонентов и особенностей режима «мягкой эстафетной передачи. Исследование процессов « мягкой эстафетной передачи» абонентов в сетях CDMA и разработка рекомендаций по оптимизации пропускной способности сети подвижной связи представляют значительный теоретический и практический интерес. Целью диссертации является исследование и разработка метода расчета пропускной способности сети подвижной связи с кодовым разделением каналов, учитывающего особенности структуры сети, влияние перегрузок за счет мобильности абонентов и степень взаимного влияния между соседними сотами сети, которое является следствием использования перспективного режима « мягкой эстафетной передачи». В основу проводимых исследований положены методы теории массового обслуживания, теории телетрафика, вычислительной математики и программирования. Научная новизна работы заключается в следующем: - разработана двухуровневая математическая модель сети подвижной связи. На макроуровне описывается взаимодействие между сотами сети, что позволяет выявить соты с повышенной нагрузкой, образующейся из первичной нагрузки и нагрузки, поступающей из соседних сот при перемещении абонентов. На микроуровне проводится анализ функционирования отдельных сот, позволяющий учесть влияние на пропускную способность соты режима « мягкой эстафетной передачи». Гибкость математической модели достигается за счет независимого анализа функционирования макроуровня и микроуровня; - предложена математическая модель функционирования микроуровня цифровой сотовой сети подвижной связи технологии множественного доступа с кодовым разделением каналов. Ресурс радиоканалов трафика одной соты, управляемый базовой станцией, рассматривается как полнодоступная система массового обслуживания, на вход которой поступает поток групп заявок на обслуживание. Особенности режима « мягкой эстафетной передачи» учитываются тем, что вызов от абонента, находящегося в пограничной области, рассматривается как одна, две или три заявки на обслуживание; -5- разработан метод оценки пропускной способности цифровой сотовой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов, учитывающий мобильность абонентов, неравномерность распределения абонентов по территории мобильной сети и необходимость рационального использования ресурса каналов трафика на микроуровне; - разработаны программы расчета характеристик макроуровня и микроуровня сетей с кодовым разделением каналов, в результате расчетов на персональном компьютере получены рекомендации по выбору режима функционирования базовых станций, типа устанавливаемых антенн и соотношения между радиусом зоны покрытия и радиусом соты. Основные положения, выносимые на защиту: формализация процесса поступления и обслуживания вызовов на сети с кодовым разделением каналов в виде двухуровневой математической модели, учитывающей мобильность пользователей; математическая модель функционирования соты сети подвижной связи технологии множественного доступа с кодовым разделением каналов, которая рассматривается как полнодоступная система массового обслуживания с групповым поступлением заявок на обслуживание, позволяет учесть « мягкую эстафетную передачу» пользователей между соседними сотами; разработанный метод расчета пропускной способности цифровой сотовой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов позволяет определять: вероятность потерь по вызовам из-за отсутствия свободных каналов трафика; вероятность потери вызова в процессе эстафетной передачи; допустимую интенсивность нагрузки с учетом емкости радиоинтерфейса, -а также обеспечивать решение задач анализа и синтеза цифровых сотовых сетей подвижной связи; - имитационное моделирование подтвердило достоверность и адекватность результатов математической модели для цифровой сотовой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов. Теоретические и практические исследования, расчеты и проведенное моделирование на персональном компьютере, а также полученные из них выводы и рекомендации получены автором лично. Разработанная в диссертации двухуровневая математическая модель функционирования цифровой сотовой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов позволяет исследовать зависимость вероятности потерь по вызовам от структурных параметров сети связи, учесть мобильность абонентов и особенности режима « мягкой эстафетной передачи». Метод расчета пропускной способности цифровой сотовой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов может быть использован для определения допустимой интенсивности нагрузки на ячейку сети с учетом того, что часть радиоресурса ячейки будет задействована в режиме « мягкой эстафетной передачи». Разработанная методика оценки вероятностных показателей режима « мягкой эстафетной передачи» позволяет обосновать выбор конфигурации ячеек сети с учетом предполагаемого типа антенн, наличия зон перекрытия и расстояния между базовыми станциями соседних ячеек. Основные теоретические и практические результаты, полученные в работе, использованы в учебном процессе кафедры СУ ГТС МТУСИ, а также в научно-исследовательской работе ЗАО « Межрегиональный Транзит Телеком», что подтверждено соответствующими актами. Основные положения диссертационной работы были представлены и обсуждались на Международных форумах информатизации МФИ-1998 Москва, ноябрь 1998 г. Основные результаты диссертации опубликованы в 13 работах. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. Она включает 91 страницу машинописного текста, 31 рисунок, 29 таблиц, 5 приложений. Список литературы включает 110 наименований. Заключение диссертации по теме "Системы, сети и устройства телекоммуникаций", Сутягин, Алексей Владимирович 4. Проведен расчет вероятностных характеристик « мягкой эстафетной передачи» для трехсекторных и шестисекторных сот. Заключение Диссертация посвящена разработке исследованию метода расчета пропускной способности сети мобильной связи с кодовым разделением каналов, учитывающего особенности структуры сети, неравномерное распределение пользователей по территории сети и степень взаимного влияния между соседними сотами сети как следствие использования перспективного режима « мягкой эстафетной передачи». Сравнительный анализ тенденций развития радиотелефонной связи показал, что создание современных сетей подвижной связи идет преимущественно за счет оборудования цифровых сотовых стандартов различных видов, которые отличаются: увеличенным числом каналов трафика в радиоинтерфейсе; переходом на более высокий диапазон частот; закрытостью системы от постороннего доступа. Одной из наиболее конкурентоспособных является технология с кодовым разделением каналов CDMA, оборудование которой существенно отличается от оборудования других технологий по следующим позициям: все абоненты используют один и тот же диапазон частот; полностью устранены перерывы в связи при пересечении границ ячеек сот сети, что особенно актуально при передаче дискретной информации; ресурс каналов трафика определяется выбора конфигурации ячеек сети и типом антенн. Актуальной проблемой является разработка метода оценки пропускной способности сети подвижной связи с кодовым разделение каналов, учитывающего фиксированное число каналов трафика в радиоинтерфейсе каждой соты сети использование части полезной емкости радиоинтерфейса в режиме « мягкой эстафетной передачи». Для описания функционирования цифровой сети подвижной связи с кодовым разделением каналов методами теории массового обслуживания разработана двухуровневая математическая модель, учитывающая мобильность абонентов и групповой характер обслуживания вызовов в режиме « мягкой эстафетной передачи». Первый уровень макроуровень описывает взаимодействие между сотами сети и позволяет выявить соты сети связи с повышенной нагрузкой, образующейся из первичной нагрузки из нагрузки, поступающей из соседних сот при перемещении абонентов. Второй уровень микроуровень описывает функционирование радиоинтерфейса ячейки соты сети связи технологии CDMA. Ресурс радиоканалов трафика одной соты, управляемый базовой станцией, эассматривается как полнодоступная система массового обслуживания, на вход гаторой поступает поток групп заявок на обслуживание число заявок в группе :лучайное. Разработан метод оценки пропускной способности сети подвижной связи с одовым разделением каналов, учитывающий особенности структуры сети, влияние перегрузок за счет мобильности абонентов и степень взаимного влияния между оседними ячейками сети как следствие реализации перспективного режима мягкой эстафетной передачи». Разработаны компьютерные программы решения системы уравнений тационарного равновесия для макроуровня и программы расчета вероятности отерь по вызовам на микроуровне, позволившие исследовать сети подвижной зязи CDMA разной конфигурации и разработать рекомендаций по увеличению пропускной способности сети за счет обоснованного выбора размеров ячейки сети и размеров области покрытия базовой станции, за счет обоснованного выбора типа антенн и введения ограничений на интенсивность нагрузки с точки зрения сохранения стационарного равновесия. Исследование перераспределения нагрузок в сети подвижной связи, возникающего как следствие мобильности абонентов, позволило установить, что нагрузка на отдельные ячейки сети, совпадающих с деловыми и культурными центрами, может возрастать на 40-50%. В большей степени влияние перегрузок будут ощущать центральные соты сетевой конфигурации «круг», в меньшей степени конфигурации « прямоугольник». Возникновение перегрузок вследствие мобильности абонентов должно учитываться при синтезе сети подвижной для оптимизации размеров ячеек сот и выбора варианта использования антенн. Определена общая последовательность оценки вероятностных показателей использования радиоинтерфейса ячеек сот сети с кодовым разделением каналов: оценка конфигурации сети и отдельных ячеек с учетом интенсивности нагрузки, предполагаемого типа антенн, наличия зон перекрытия и расстояния между базовыми станциями; расчет вероятностей того, что абонента в состоянии разговора, будут одновременно обслуживать одна, два или три базовые станции ср1 ф2 и ф3 ; расчет вероятности потерь по первичным вызовам Ротк и вероятности потери вызова во время эстафетной передачи Р потери; коррекция размеров области покрытия базовой станции в сторону уменьшения, изменение типа антенн, если вероятность потерь по вызовам в радиоинтерфейсе превысит допустимую величину. При синтезе сети подвижной связи может стоять вопрос об изменении размеров ячейки сети в сторону уменьшения или увеличения. Разработана методика оценки вероятностных показателей режима « мягкой эстафетной передачи». Проведенные расчеты показали, что: выполнение требований по величине Ротк, определяемой с привлечением методов теории массового обслуживания, обеспечивает соблюдение требований по допустимой вероятности стирания кадров Рощ; Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сутягин, Алексей Владимирович, 2001 год 1. Потенциальный рынок сотовой связи в России. Концепция развития в России до 2010 года сетей сухопутной подвижной радиосвязи общего пользования в части сотовых, радиально-зоновых и радиальных сетей. « Электросвязь», N4, 1994. Концепция развития связи Российской Федерации. Технологии электронных коммуникаций, том 61, После внедрения систем связи третьего поколения прогресс не остановится. Мобильные телекоммуникации, N3, 2000. Тенденции развития сотовых систем подвижной радиосвязи. Смена поколений на рубеже веков, и опять за рубежами России. Особенности распределения спектра для систем подвижной связи 3-го поколения. Мобильные телекоммуникации, N3, 2000. Создание общей транзитной сети для федеральных сетей СПС стандартов NMT-450 и GSM-900. Мобильные системы, N 3,1998. Рекомендации по выделению частотного ресурса операторам сетей подвижной связи 3-его поколения в России. Мобильные телекоммуникации, N3, 2000. CDMA на Дону: проблемы и надежды. Конвергенция мобильных интеллектуальных сетей Вестник связи, N4, 2000. Руководящий документ по общегосударственной системе автоматизированной телефонной связи ОГСТфС. Потребности в радиоспектре для UMTS. Основные положения положения Отчета N6 о радиоспектре форума UMTS, декабрь 1998 Мобильные телекоммуникации, N3, 2000. Экономический анализ: стационарные радиотелефонные сети. Материалы фирмы Quaicomm, 1998, 72. Ян Элдстал, Андерс Нэсман. Испытательная система WCDMA для тестирования технологии радиодоступа систем 3-го поколения Mobile communications international, N 3, 2000. Технологии мобильной связи 3-его поколения. Перспективные рынки мобильной связи. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. Использование радиочастотного спектра и развитие в России сетей подвижной связи третьего поколения под ред. Глобальная подвижная персональная спутниковая связь Российской Федерации. Серия изданий « Связь и бизнес», МЦНТИ ,2000 - 140. Эволюция местных телефонных сетей. Пермь: Книга, 1994375. Обзор европейского рынка GSM. Технологии и средства связи, N2, 2000. Сенсационное соглашение Ericsson и Quaicomm. Телекоммуникации, Московский информационный вестник, 1-6 июня, 1999г. Сеть СОТЕЛ на пути в третье поколение сотовой связи. UMPS-универсальная мобильная телекоммуникационная система. Мобильные телесистемы, N3, 1998. Цифровые сотовые системы подвижной радиосвязи с кодовым разделением каналов. « Шило в мешке», или подвижность в системах CDMA. Сети телекоммуникаций в условиях эволюции оконечных устройств. Мобильная связь 3-его поколения под редакцией Серия изданий « Связь и бизнес», Сравнение различных систем сотовой подвижной связи по эффективности использования радиочастотного спектра. Методика расчета абонентской емкости в сетях сухопутной стационарной радиотелефонной связи на основе технологии CDMA. Мобильные системы 3-его поколения. Прикладные вопросы теории массового обслуживания. Численные методы теории телетрафика. Системы массового обслуживания с конечным числом источников,- Массовое обслуживание в телефонии. Элементы теории массового обслуживания и ее приложения,- Методы расчета: Справочное пособие. Телетрафик мультисервисных сетей связи. Сети связи: Проблемы эффективности использования ресурсов цифровых линий. Протоколы, моделирование и анализ: в 2-х частях,- Статистическое моделирование систем телетрафика. Вычислительные системы с очередями. Структуры систем распределения информации. Характеристики качества программного обеспечения. Математические основы теории телефонных сообщений. Цифровая сеть с интеграцией служб. Понятия, методы, системы: Пер. Транзитная сеть МТТ интегратор сетей подвижной связи. Оценка точности статистического моделирования систем массового обслуживания. Теория телефонных и телеграфных сообщений. Пути создания оборудования для широкополосных цифровых сетей интегрального обслуживания. Системы и средства телекоммуникаций, N2, 1993. Подсистема пользователя телефонии для сигнализации по общему каналу. Цифровые системы коммутации с распределенным управлением, часть 1. Integrated Services Digital Network. Ill - Fascicle III. Integrated Services Digital Network. Ill - Fascicle 111. Сети с искусственным интеллектом: концепция построения и вопросы терминологии. Системы и средства телекоммуникаций, N 1, 1993. Сравнение стандартов МСЭ и! Истоки и перспективы компьютерной телефонии. « Вестник связи», N4, 1999. Услуги телефонной связи через Интернет. Правила присоединения ведомственных и выделенных сетей электросвязи к сети связи общего пользования. « Технология и средства связи», N1, 1997. Реализация современных услуг связи на цифровых системах коммутации. Системы радиотелефонной связи радиальной структуры. Центр коммутации в системе сотовой связи стандарта CDMA. Интеллектуальные сети в сотовой сети CDMA. Тезисы доклада на НТК МТУСИ, Москва, 2000. Проблемы внедрения общих каналов сигнализации на телефонных сетях,- Тезисы доклада на Международном форуме информатизации МФИ-1997Москва, 19ноября 1997 года 83. Анализ систем сигнализации на телекоммуникационных сетях связи. Тезисы доклада на НТК МТУСИ, Москва, 1998 84. Перспектива перехода со стандарта D-AMPS на стандарт CDMA. Анализ формирования цифрового сигнала в системе сотовой связи стандарта CDMA. Статья, депонирована в ЦНТИ « Информсвязь»,2152 св. Планирование сети сотовой связи стандарта CDMA. Использование двух типов эстафетной передачи в стандарте CDMA. Тенденции развития радиотелефонных сетей в Российской Федерации Тезисы доклада на Международном форуме информатизации МФИ-2000Москва, ноябрь, 2000 год 89. Особенности обслуживания вызовов в сотовых сетях с кодовым разделением каналов. Тезисы доклада на Международном форуме информатизации МФИ-2000ноябрь 2000. Математическая модель процессов обслуживания вызовов в сотовых сетях с кодовым разделением каналов. Тезисы доклада на НТК МТУСИ, Москва, 2001. Особенности математического описания процессов обслуживания в сетях с кодовым разделением каналов. Тезисы доклада на НТК МТУСИ, Москва, 2001. Метод расчета пропускной способности сети мобильной связи с кодовым разделением каналов. Статья, депонирована в ЦНТИ « Информсвязь»,2001 93. Методика оценки вероятностных показателей режима « мягкой эстафетной передачи». Статья, депонирована в ЦНТИ « Информсвязь»,2001 94. Анализ новых технологий мобильной связи. Статья, депонирована в ЦНТИ « Информсвязь»,2001 95. Эволюция технических средств реализации мобильной связи. Статья, депонирована в ЦНТИ « Информсвязь»,2001 96. Программирование в Turbo Pascal 7. Программирование на языке Паскаль: Практическое руководство. Сети ЭВМ: протоколы, стандарты, интерфейсы. Методика расчета абонентской емкости в сетях сухопутной стационарной радиотелефонной связи на основе технологии CDMA. Мобильные системы, специальный выпуск по стандарту CDMA, 1998. Программное обеспечение и его разработка: пер. Принципы разработки программного обеспечения: пер. СПб: Издательство « Питер», 1998. Справочник по прикладным программам для микро-ЭВМ. Модернизация и ремонт персональных компьютеров: пер. СПб: Издательство « Питер», 2000. Конфигурирование ПК на процессорах Pentium, ММХ, AMD: пер. UPGRADE новый уровень ваших компьютеров. IBM PC для пользователя. Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций OCR. В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок. Научная электронная библиотека disserCat — современная наука РФ, статьи, диссертационные исследования, научная литература, тексты авторефератов диссертаций. ООО "Научная электронная библиотека", г.




Наталья Колмакова

Служебная информация в кадрах Ethernet составляет 18 байт без преамбулы и стартового байта , а размер поля данных кадра меняется от 46 до 1500 байт. Смена поколений на рубеже веков, и опять за рубежами России.