CC BY
35
стабилизацией уровня жидкого металла в кристаллизаторе машины непрерывного литья заготовок.
Ключевые слова: нестационарный режим, математическая модель, алгоритм настройки, система управления, регулятор с переменной структурой, переходный процесс.
The rational regulator parameters set search algorithm, taking into account technological
limitations and direct quality indices, for stationary and non-stationary operating process units' modes by example of a changeable structure regulator for the control system for stabilizing the mold level of a continuous casting machine is considered in this article.
Keywords: non-stationary mode, mathematical model, tuning algorithm, control system, regulator with changeable structure, transient process.
УДК 629.1-498
СОРОКИН В.Е., старший преподаватель (Донецкий институт железнодорожного транспорта)
Анализ пропускной способности систем подвижной радиосвязи в режиме передачи данных системы диспетчерского управления
Sorokin V.E., Senior Lecturer (DRTI)
Analysis of the capacity of mobile radio systems in the data transmission mode of the supervisory control system
Введение
Оптимизация существующих сетей 2G (с поддержкой GPRS), а также начавшееся строительство сетей третьего поколения тесно связаны с проблемой обеспечения радиопокрытия,
достаточного для предоставления услуг высокоскоростной передачи данных требуемого качества. Повышение спроса на данные услуги способствует изменению структуры трафика мобильных сетей, который становится интегральным, поскольку включает в себя не только голос, но передачу данных и видеопотоки. При этом неречевой трафик имеет постоянную тенденцию к росту [1].
Актуальность
Вопросы обеспечения
гарантированной доставки пакетов с данными с заданными параметрами качества передачи данных во фрагментах беспроводной сети связи.
Цель статьи
Целью данной статьи является анализ возможности использования сервиса пакетной передачи данных GPRS в качестве подсистемы связи в составе системы диспетчерского управления на железнодорожном транспорте.
Основная часть
Подсистема связи входит в состав системы диспетчерского управления на
железнодорожном транспорте.
Подсистема связи осуществляет двухстороннюю связь между удаленным терминалом RTU, установленным на борту железнодорожного транспортного средства и диспетчерским пунктом управления MTU. Передача и приём мониторинговых данных осуществляется через каналы данных сети GSM. Для повышения скорости обмена данными через GSM-сети используется сервис пакетной передачи данных GPRS (General Packet Radio Service).
GPRS позволяет транспортировать пакеты формата IP, при этом подходят все стандартные протоколы Internet (TCP, UDP, HTTP, SSL, IPSec) [2].
Речевые сообщения имеют абсолютный приоритет, позволяющий прерывать передачу пакетов данных, поэтому оценка характеристик потока речевой нагрузки может производиться в рамках стандартных моделей систем массового обслуживания с потерями. В данном случае тип функции распределения длительности передачи речевого сообщения может быть произвольным. Значение доли
потерянных речевых сообщений определяется произведением
интенсивности их поступления на среднюю длительность передачи одного сообщения.
Процесс передачи речевых сообщений не зависит от процесса поступления и обслуживания пакетов данных, поэтому оценку характеристик системы можно вести в рамках стандартной модели теории телетрафика с потерями заблокированных вызовов. В данном случае существует только один тип потерь речевых вызовов, а именно возникающий в результате недоступности канального ресурса для вновь поступившего требования. Доля сообщений речевой нагрузки, потерянных из-за отсутствия свободных для передачи каналов, определяется формулой Эрланга:
(1)
Л.. - общее количество каналов в
где системе.
Голосовые вызовы и пакеты данных распределены по закону Пуассона и поступают в систему с интенсивностью Ху и Хй соответственно. Среднее время обслуживания требований 1/ту и 1/тй. Речевая нагрузка рй=Х V / ту, выраженная в Эрлангах. Среднее число каналов системы, занятых передачей речевых сообщений определяется по формуле:
.
(2)
В процессе передачи данных по радиоканалам система связи имеет N полнодоступных каналов, на которые поступает пуассоновский поток пакетов данных интенсивности Ху+Хй. Время передачи пакета имеет одинаковую длину, равную 1/ту. Тогда суммарную нагрузку можно определить по формуле:
Рй=(Ху + Хй)/ ту. В системе используется буфер размера В. Если вся имеющаяся передаточная емкость линии занята, то пакет занимает одно из мест ожидания.
Доля пакетов данных, потерянных из-за занятости всего канального ресурса и мест ожидания, оценивается величиной Ротк й , которая вследствие пуассоновского характера поступления пакетов определяется как доля времени пребывания в состоянии, когда в системе находятся Ые+В пакетов на обслуживании и ожидании:
(3)
Доля пакетов данных, потерянных из-за прерывания их передачи по линии поступившим приоритетным речевым
сообщением и занятости всех В
имеющихся мест ожидания, Ротк прер
оценивается как отношение
интенсивностей соответствующих событий:
Значение общей доли потерянных пакетов данных Ротк сум оценивается как сумма долей пакетов, потерянных по указанным выше причинам:
Доля успешно доставленных пакетов данных Русп оценивается как величина, дополнительная к Ротк сумм
Среднее число каналов Ыа, занятых на передачу пакетов данных, а также среднее число мест ожидания Ыа&, занятых пакетами данных, определяются как соответствующие средние значения:
Среднее время пребывания пакета на ожидании и передаче Та находится по формуле Литтла [4]:
Компания Ericsson разработала алгоритм расчета пропускной
способности системы [3]. Основной целью используемой методики является определение количества каналов, с
помощью которых можно обслужить некоторое количество абонентов GPRS заданным качеством обслуживания.
Каналы пакетной передачи данных PDCH системы GPRS могут быть сконфигурированы в действующих приемопередатчиках двумя способами:
а) в режиме совместного использования с обычным трафиком GSM (по требованию);
б) в выделенном режиме использования только для трафика GPRS.
В первом случае каналы выделяются лишь в тот момент, когда необходимо обслужить поступивший трафик GPRS. Если используется приоритетное прерывание обслуживания, то голосовой трафик, передаваемый с использованием технологии с коммутацией каналов, имеет безусловный приоритет перед данными, которые в свою очередь обслуживаются с помощью технологии с коммутацией пакетов.
Во втором случае для передачи трафика GPRS одновременно в соте может быть использовано до 8 каналов. Первый из них может быть использован в качестве канала для передачи широковещательной и общесистемной информации PBCCH либо для передачи служебной информации. Для
многоканального класса GPRS возможно использование до 4 последовательных каналов PDCH для каждого временного потока блоков TBF.
Алгоритм расчета пропускной способности системы:
1. Находят число каналов в соте, выделенных для обслуживания трафика GPRS. Канал PDCH, выделяемый по требованию - основной элемент канальной емкости GPRS в рассматриваемой соте. Расчет числа каналов, необходимых для обслуживания поступающего пакетного трафика, можно провести по формулам: в теории
(4)
^отк сум ^отк d ^отк прер
(5)
. (6)
тл =
Мд+Мди
(8)
на практике
нагрузки, потерянных из-за отсутствия
где GSM.users - предполагаемое
количество абонентов в час наибольшей
нагрузки;
Si;3rzz- - степень проникновения
услуги GPRS на рынок;
- активностЬ PDP-
контекста;
^ * - количество
подключенных или отключенных абонентов.
3. Мобильные возможности сотовых операторов выглядят следующим образом:
- чаще всего сотовые операторы используют многоканальный класс GPRS;
- 1/1, 2/1 или 4/1 - комбинации используемых тайм-слотов.
4. Скорость передачи на одного пользователя для передачи данных представлена в таблице 1.
свободных для передачи каналов;
pHSMepv - измеренная речевая
нагрузка на каналы (Эрл).
2. Определяют число абонентов системы GPRS по формуле:
GPRSusers — G S M.* SUBGPRS *
PDF,
ас tu ve
* GPRS,
attach
(11)
где Nc - число полнодоступных каналов
системы абонентского беспроводного
доступа;
Pv - речевая нагрузка на каналы
(Эрл);
Р 1 OTKV - доля сообщений речевой
Таблица 1.
Тип услуги Интенсивность Количество Общая интенсивность
нагрузки, б/с пользователей, тысяч нагрузки, Кб/с
Сигнализация 4,2 10 40
Передача данных 2,5 9,2 23
WAP 11 1,8 20
SMS 160 5 800
5. Рассчитывают общую нагрузку передачи данных на канал РБСН в соте по формуле:
Для оценки предполагаемой пропускной способности системы, определяемой по алгоритму компании Ericsson [3], введем следующие исходные данные:
- 2000 кб/аб. в час наибольшей нагрузки;
- используется четырехслотовый режим;
- 50 кб трафика GPRS на пользователя;
- 1500 сот, 3 передатчика (в среднем);
- вероятность отказа для речевых вызовов занимает 2%.
Проведя расчет по формуле (9) и методике [3], получаем предполагаемую пропускную способность в 30 кб/с.
На практике операторы мобильной связи на основе опыта эксплуатации оборудования и предполагаемой нагрузки, выделяют канальные ресурсы со значительным запасом, чтобы не
DAiA^; = G SX^ ■ (12)
где Уыь - скорость передачи данных в час наибольшей нагрузки.
допускать перегрузок на сети, и как следствие, задержек и потерь пакетов с данными.
Выводы
Алгоритм расчета пропускной способности беспроводной абонентской системы позволяет с достаточной точностью определить количество каналов, необходимых для обслуживания пакетного трафика. Операторы подвижной радиосвязи на основе опыта эксплуатации оборудования и
предполагаемой нагрузки, выделяют канальные ресурсы со значительным запасом, чтобы не допускать перегрузок на сети. В этом случае сервис пакетной передачи данных GPRS позволяет гарантировать надежную доставку пакетов с данными между удаленным терминалом RTU и диспетчерским пунктом управления MTU и может использоваться в качестве подсистемы связи в составе системы диспетчерского управления на железнодорожном транспорте.
Список литературы:
1. Анализ пропуской способности систем подвижной радиосвязи в режиме «речь-данные» Из рубрики: Решения операторского класса. Опубликована: Журнал "Технологии и средства связи" №5, 2008. - С .54-58
2. Максименко В.Н., Мамзелев С.И. Оценка качества услуг пакетной передачи данных в сетях связи: Учебное пособие/МТУСИ, 2005. - 67 с.
3. GPRS Dimensioning and Performance Workshop 2001 г.
4. Бертсекас Д. Галлагер Р. Сети передачи данных. М.: Мир, 1989 - 544 с.
Аннотации:
Подсистема связи входит в состав системы диспетчерского управления на железнодорожном транспорте. Передача и приём мониторинговых данных осуществляется через каналы данных сети GSM с использованием сервиса пакетной передачи данных GPRS. Представлена методика определения количества каналов, с помощью которых можно обслужить некоторое количество абонентов GPRS заданным качеством обслуживания.
Ключевые слова: подсистема связи, система диспетчерского управления на железнодорожном транспорте, GPRS, методика определения количества каналов, заданное качество обслуживания.
The communication subsystem is a part of the dispatching control system in railway transport. Transmission and reception of monitoring data is carried out through the data channels of the GSM network using the packet data service GPRS. The technique of determining the number of channels with which a certain number of GPRS subscribers can be serviced by a given quality of service can be provided.
Keywords: communication subsystem, dispatching control system for railway transport, GPRS, method for determining the number of channels, a given quality of service.
