CC BY
10М. А. Семисошенко
доктор технических наук, профессор Военная академия связи
Д. В. Крживоколъский
Военная академия связи
ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРИ РАСПРЕДЕЛЕНИИ ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА В СЕТИ ПАКЕТНОЙ ДЕКАМЕТРОВОЙ РАДИОСВЯЗИ
В статье рассмотрены особенности построения системы управления при распределении частотного ресурса и задача централизованного управления общим частотным ресурсов сети пакетной декаметровой радиосвязи при ее функционировании в условиях воздействия непреднамеренных и преднамеренных помех, создаваемых комплексом радиоподавления, и использовании методов случайного многостанционного доступа к среде передачи.
Введение
Декаметровая радиосвязь, несмотря на ряд известных недостатков, продолжает оставаться важным средством в обеспечении устойчивого управления войсками. Одним из перспективных направлений развития декаметровой радиосвязи является использование пакетного режима передачи информации. В наибольшей степени преимущества пакетного режима передачи информации в декаметровой радиосвязи реализуются при построении сети пакетной радиосвязи (СПР), которая представляет собой совокупность автоматизированных пакетных радиосетей (ПРС), использующих для передачи пакетов как прямые, так и составные радиоканалы, образованные через удаленные радиоцентры-ретрансляторы [1].
Реализация потенциальных возможностей СПР предусматривает создание автоматизированной системы управления (АСУ) сетью пакетной радиосвязи, осуществляющей динамическое управление ресурсами сети (частотным, маршрутным, аппаратурным, энергетическим, потоковым) на различных иерархических уровнях. При этом АСУ СПР имеет иерархическую структуру и содержит несколько иерархических уровней управления:
1) уровень управления установками пакетной радиосвязи, который является нижним уровнем управления АСУ сетью пакетной радиосвязи;
2) уровень управления автоматизированным радиоцентром (АРЦ), объединяющим несколько установок пакетной радиосвязи, осуществляющих передачу информации по радиоканалу в интересах пользователей определенного пункта управления войсками;
3) уровень управления пакетной радиосетью, объединяющей совокупность автоматизированных радиоцентров, расположенных в определенном регионе;
4) уровень управления сетью пакетной радиосвязи, объединяющей совокупность пакетных радиосетей.
На первом (нижнем) уровне управления осуществляется управление ресурсами отдельных установок пакетной радиосвязи (установление, ведение и восстановление радиосвязи, оперативный контроль процесса передачи информации по радиоканалу, использование оптимальных режимов работы радиосредств в динамике ведения связи).
На втором иерархическом уровне управления осуществляется управление ресурсами ав-
МБЛН 01? СОММиШСЛТКЖ Б((ШРМБШ: Iss. 1 (141). 2018
томатизированного радиоцентра (выбор радиосредств и их распределение между установками пакетной радиосвязи, формирование высокочастотных трактов передачи и приема, анализ и распределение частот, управление энергетическим ресурсом АРЦ).
На третьем уровне управления решаются задачи управления пакетной радиосетью.
На четвертом (верхнем) уровне управления реализуются задачи управления ресурсами сети пакетной радиосвязи, которые заключаются в распределении общего ресурса между пакетны-мирадиосетями (частотного, маршрутного).
Автоматизированная система управления сетью пакетной радиосвязи может быть построена с использованием способов как централизованного, так и децентрализованного управления [1,2,3].
При централизованной системе управления сетью пакетной радиосвязи служебная информация о функционировании всех ПРС поступает в автоматизированную систему контроля и управления (АСКУ) одного из автоматизированных радиоцентров сети, который назначается главным, и обрабатывается в АСКУ главного АРЦ в интересах пользователей всех пакетных радиосетей. На основе поступающей информации о состоянии сети пакетной радиосвязи в АСКУ главного АРЦ формируются управляющие воздействия, которые по каналам передачи служебной информации (командным каналам) передаются подчиненным автоматизированным радиоцентрам. При децентрализованной системе управления сетью пакетной радиосвязи управление ресурсами СПР осуществляется каждой пакетной радиосетью в соответствии с локальными критериями оптимальности.
Приведем математическую постановку задачи распределения частотного ресурса в сети пакетной радиосвязи при централизованном способе построения автоматизированной системы управления СПР.
Пусть сеть пакетной радиосвязи, состоящая из совокупности N независимых пакетных радиосетей, функционирует в условиях воздействия непреднамеренных и преднамеренных помех, создаваемых комплексом радиоподавления противостоящей группировки радиоэлектронной борьбы. Сети пакетной радиосвязи выделено 0 частот (частотных полос), которые
необходимо распределить между пакетными радиосетями для обеспечения экстремума выбранного показателя эффективности Ф, причем N < 0 . При этом каждой пакетной радиосети необходимо назначить дп >1 (п = 1,N ) частот (частотных полос) Во всех пакетных радиосетях осуществляется случайный доступ к общему для всех корреспондентов данной ПРС радиоканалу на основе протоколов случайного многостанционного доступа 8-А1ока [1].
Введем следующие ограничения: общий поток пакетов, передаваемых в каждой и-той пакетной радиосети, имеет пуассоновское распределение с интенсивность Мп = 1,N);
характеристики радиоканалов, определяемые вероятностью радиосвязи с достоверностью не хуже заданной в условиях воздействия непреднамеренных помех для любого из корреспондентов и-той ПРС при его работе на #-той частоте рпд(Б > БдоП), являются одинаковыми, где п = 1, N ; # = 1,0 ; Б достоверность радиосвязи; £доп допустимая достоверность радиосвязи;
в случае неудачной попытки передачи кадра на предыдущем временном интервале повторная передача кадра, формируемого из пакета на канальном уровне, производится на новой частоте (полосе частот), при этом события, заключающиеся в успешной передаче кадра на г'-том и на (г'+1)-том временных интервалах (г = 1,2,...), являются независимыми событиями;
передача служебной информации об успешном приеме кадра каждым из корреспондентов СПР осуществляется по идеальному командному каналу;
противостоящий комплекс радиоподавления на длительности передачи кадра АТкдр осуществляет гарантированное подавление одновременно 0РП частот (частотных полос), выбираемых случайным образом из числа используемых частот с равномерной функцией распределения.
Дополнительными исходными данными, необходимыми для решения задачи распределения частот (частотных полос) в сети пакетной радиосвязи, являются:
матрица вероятностей радиосвязи с достоверностью не хуже заданной для корреспондентов N ПРС при использовании выделенных частот в условиях воздействия непреднамеренных
помехЦ Рпд(Б > БдоП)| ы ;
матрица средних длительностей пригодного состояния радиоканала для передачи кадра с достоверностью не хуже заданной корреспондентами N пакетных радиосетей при использовании ими каждой из 0 частот в условиях воздействия непреднамеренных помех] т^^ >(Б ^ Бд^Ц N ^ ;
^пвт (и?)_ интенсивность повторной передачи кадров корреспондентами и-той пакетной радиосети, функционирующей на #-той частоте, обусловленная возникновением конфликтов при использовании методов случайного многостанционного доступа к общей для всех корреспондентов ПРС среде передачи информации ( п = ; д = 10).
Для успешной передачи кадра в и-той пакетной радиосети (п = 1, N) при ее функционировании на #-той частоте (полосе частот) (д = 1,0 ), использовании случайного многостанционного доступа корреспондентов к общей среде передачи и воздействии комплексов радиоподавления необходимо одновременное выполнение следующих событий:
— наличие пригодного состояния радиоканала при воздействии непреднамеренных помех в момент начала передачи кадра;
А2 — отсутствие прерываний пригодного состояния радиоканала при воздействии непреднамеренных помех в течение длительности передачи кадра ДТвдр при условии, что в момент начала передачи радиоканал находился в пригодном состоянии;
А3 — отсутствие конфликтов в течение длительности передачи кадра АТкдр, обусловленных использованием случайного многостанционного доступа корреспондентов к общей среде передачи;
А^ — отсутствие воздействия комплекса радиоподавления противника на рабочей частоте ПРС в течение длительности передачи кадра.
С учетом независимости событий А1; А2, А3 и А4 вероятность успешной передачи кадра в и-той ПРС при ее функционировании на #—той частоте (полосе частот), использовании случайного многостанционного доступа корреспондентов к общей среде передачи и воздействии комплекса радиоподавления определим следующим образом: Рпер(пд) = Р\(п><1)х Р2(п,У)X Р3(п,д)X Р4(п,д) ,
(п = Щ д = Ш, (1)
где р1(п,д), р2(п,д), р3(п,д), р4(п,д) вероятности событий А1,А2,А3, А4 соответственно.
Вероятности указанных в (1) событий определим с использованием следующих выражений [1,2,3]:
Р (п, д) = Рпд (Б > Бд0п), (п = 1, N; д = 1,0), (2)
Р2 (п, д) = ехр
ЛТ
кдр
Тпр(пд)(В - Вдоп )
(п = ; д = 10),
Рз(п,д) = ехр [-ДГКЦр(^
(п = ; д = 10),
Р4(п,д) = 1 -0, (п = 1,N;д = 1,0). Обозначим
(3)
(4)
(5)
Хпд ~
1 - при назначении п-той ПРС д-той частоты (полосы частот), 0 - в противном случае, (п = ; д = 10).
Тогда задача оптимального распределения 0 частот (частотных полос) между N пакетными радиосетями заключается в определении оптималь-
ного значения элементов матрицы
"пд
максимизирующих функционал Ф(Х) вида
Nх0 '
N Q
Ф( Х ) = ЦРпер(пд)
X X,
п=1 д=1
при ограничениях 0
пд
• тах
X,
щ
Ь Хпд = дп . (п = 1, N) ,
д=1
N 0
ТТХпд ^ 0 ,
п=1 д=1
N
X ХПд < 1, (д = 1, 0) •
(6)
(7)
(8)
(9)
п=1
Представленная задача является задачей линейного программирования с булевыми переменными и решена методами, приведенными в [3].
*
МБЛН 01? соммишслткж Б(.)иГ1]Е>:М/1:БТ«ГТ. Iss. 1 (141). 2018
Заключение
При централизованной системе управления сетью пакетной радиосвязи предложенный подход к распределению частотного ресурса СПР
позволяет назначить частоты, на которых обеспечивается максимально возможная в конкретных условиях обстановки вероятность успешной передачи кадров.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ШаровА. Н., СтепанецВ. А., КомашинскийВ. И. Сети радиосвязи с пакетной передачей информации.— СПб.: ВАС, 1994,- 216 с.
2. ШаровА. Н. Автоматизированные сети радио-связи,- Л: ВАС, 1988,- 178 с.
3. Семисошенко М. А. Управление автоматизированными сетями декаметровой связи в условиях сложной радиоэлектронной обстановки. — СПб.: ВАС, 1997.- 364С.
