CC BY
56
His
В E S E A R >: II
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
Предоставление услуг в инфокоммуникационных системах специального назначения
В настоящее время в рамках реализации концепции внедрения мультимедийных систем (АМ) в развитие телекоммуникационной отрасли систем специального назначения нашла широкое применение мультисервисная сеть широкополосного беспроводного доступа. С учетом возросших требований к перечню услуг мультисервисной сети, удельный мультимедийный трафик поглощает значительную часть её пропускной способности и повышает требования к качеству информационного обмена. В контексте дальнейшего технологического развития телекоммуникационной отрасли в рамках АМ5, необходимо переосмысление процесса управления предоставлением услуг должностным лицам в системе связи специального назначения, предназначенной для обеспечения своевременного, достоверного и безопасного информационного обмена при совместном решении задач в различных условиях обстановки. В частности, концепция АМ предполагает принцип декомпозиции применительно к терминальному оборудованию, согласно которой пользователь имеет персональное терминальное устройство (контейнер). Как известно, неотъемлемой частью системы связи специального назначения является мультисервисная сеть беспроводного широкополосного доступа, а одним из типов контейнеров является мобильное устройство, позволяющее должностным лицам получить доступ к широкому спектру услуг. Данная статья посвящена оценке качественных возможностей по управлению инфокоммуникационными услугами системы связи специального назначения.
Ключевые слова: мультимедийные системы, контейнер, мультисервисная сеть, трафик, беспроводный широкополосный доступ.
Голубинцев А.В., Малышко А.В.,
Северо-Кавказский филиал Московского технического университета связи и информатики
Service in infocommunication systems of a special purpose
Golubintsev A.V., Malyshko A.V.,
North Caucasian branch of the Moscow technical university of communication and informatics
Abstract
Now within implementation of the concept of implementation of multimedia systems (AMS) in development of telecommunication branch of systems of a special purpose the multiservice network of broadband wireless access found broad application. Taking into account the increased requirements to the list of services of a multiservice network, the specific multimedia traffic absorbs the considerable part of its throughput and raises requirements to quality of information exchange. In a context of further technological development of telecommunication branch within AMS, officials need reconsideration of administrative process by service in the communication system of a special purpose intended for support of a timely, authentic and safe information exchange in case of the joint solution of tasks in different conditions of a situation. In particular, the concept of AMS assumes the principle of decomposition in relation to terminal equipment according to which the user has the personal terminal device (container). It is known that an integral part of a communication system of a special purpose is the multiservice network of broadband wireless access, and one of types of containers is the mobile device allowing officials to get access to full range of services. This article is devoted to an assessment of qualitative opportunities for control of infocommunication services of a communication system of a special purpose.
Keywords: multimedia systems, container, multiservice network, traffic, wireless broadband access.
В контексте дальнейшего технологического развития телекоммуникационной отрасли в рамках реализации концепции широкого внедрения мультимедийна систем AMS (Advanced Multimedia System), необходимо переосмысление процесса управления предоставлением услуг должностным лицам органов управления (ДЛ ОУ) в системе связи специального назначения (СССН), предназначенной для обеспечения своевременного, достоверного и безопасного информационного обмена между территориальными органами управления и органами управления силовых ведомств при совместном решении задач в различных условиях обстановки. В частности, концепция AMS предполагает принцип декомпозиции применительно к терминальному оборудованию, согласно которой пользователь имеет персональное терминальное устройство, называемое контейнером (container) в терминах AMS [1].
Неотъемлемой частью СССН является мультисервисная сеть широкополосного доступа, в том числе и беспроводного. Тогда очевидно, что одним из типов контейнеров будет мобильное устройство (телефон, коммуникатор), позволяющий ДЛ ОУ получить доступ к широкому спектру услуг (рис. 1).
Совокупность контейнера и зарегистрированных в нем приложений называется AMS Assemblage - сборка AMS, конфигурация которой и определяет, какие услуги доступны пользователю устройства-контейнера (рис.2).
Из рисунка видно, что компоненты AMS Assemblage могут присутствовать в одном устройстве (концепция мультимедийного терминала предполагает именно этот подход), однако на практике они могут находиться и в физически разнесенных устройствах. Функциональная структура AMS Assemblage подразумевает деление на два основных уровня: транспортный и приложений. Транспортный уровень состоит из подуровней сигнализации и передачи данных.
Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли № 4-2012
TELECOMMUNICATIONS
His
HERE Л It i: II
Приложения стграа.-!нют сообщения приложениям о
Терминал мультиплексирует сообщения в дан сигнальный канал
с укикальньи вдентификятором _логическою канала_
Терминал на приеме доставляет сообщения приткениям из осноее эгациацки с логическим каналом
Рис. 1. Взаимодействие приложений б AMS
Assem b 1st gc _ Терминал (контейнер) AMS сессия
Приложение 1 Интерфейс приложения I Приложение 1 ! L. J Транспортный агент
Приложение 2 ! Приложение 2 Реестр приложений
" API * (Application Programm Interface)
Приложение n [ Приложение л J Менеджер
* i
приложения контейнер
Рис. 2. АМЭ сборка
Уровень приложений представляет собой набор приложений, каждое из которых выполняет какую-то задачу, например, аутентификацию, тарификацию, определение местоположения или управление конфигурацией. При этом приложения могут взаимодействовать друг с другом, как локально (активировать тот или иной элемент интерфейса, скопировать файл с одного устройства на другое), так и удаленно [при осуществлении голосовой и видеосвязи, при передаче данных, а также одновременно (локально и удаленно), например, перевести голосовой вызов с мобильного телефона на стационарный, перенести видеосессию с коммуникатора на телевизор и т. п.
Следует отметить, что с учетом возросших требований к перечню услуг, удельный вес различных видов трафика значительно меняется, причем мультимедийный трафик поглощает значительную часть пропускной способности сетей и повышает требования к качеству информационного обмена. Особенно актуальна эта задача применительно к мультисервисным сетям беспроводного широкополосного доступа, функционирование которых зависит от условий распространения радиоволн, а также наличия как непреднамеренных, так и преднамеренных помех [2,3], что требует оценки уровня помехозащищенности приёма сигналов. Радиус действия отдельного терминала определяется пороговым значением мощности сигнала Ргп , обеспечивающим правильный прием пакета в точке приёма. При этом в зоне радиодоступа, ограниченной радиусом К, вероятность ошибки при поэлементном приеме пакетной информации не превышает минимально допустимое значение фактически определяющее возможность предоставления той или иной услуги. Очевидно, что если исключить влияние местности и помех, зоно доступности к определенному перечню услуг (относительно базовой станции) может быть представлена в виде совокупности Ф={Ф;, ■■■Ф(}, состоящей из К подзон, в которых
обеспечивается передача пакетов с определенной полосой пропускания, то есть К определяет доступный перечень разнородных услуг Q={£3i,...QK,...Q/c}.
В реальных условиях существует задача рационального распределения общего ресурса, в случае, когда пользователи услуг сети находятся в различных условиях ведения связи (удаленности абонентов от точки доступа, условий распространения радиоволн, воздействия помех, требований к предоставлению услуг, приоритета пользователей, требований по своевременности, достоверности и т.д.). Очевидно, что наибольший интерес представляет определение практической пропускной способности сети [4, 5]. Так, согласно модели Бьянки при распределенном механизме управления доступом DCF (distributed coordination function), моменты времени t и [f+1) соответствуют началам следующих друг за другом виртуальных слотов (ВСл). Предполагается, что вначале ВСл каждая станция пытается отправить пакет с вероятностью т, определяемой согласно выражению [1):
т____И)
qQ-^У+ЩЦ-р- р(2рГ\\ + p"™'q)] где q=1-2p, W0 - минимальный размер конкурентного окна; m - максимальное число попыток передачи; mf - номер попытки передачи при максимальном размере конкурентного окна, m in г"; р — условная вероятность потери пакета.
При нахождении терминалов в зоне взаимной радиовидимости (функция DCF) попытки передачи происходят в одинаковых для всех узлов временных интервалах и условная вероятность потери пакета вычисляется согласно выражению (2):
где п общее количество терминалов (контейнеров) [3].
В многоскачковых сетях (при отсутствии взаимной радиовидимости), могут возникать потери покетов из-за работы протокола MAC [4]. Для рассмотрения влияние работы протокола MAC на условную вероятность р, рассмотрим упрощенную модель физического уровня. Таким образом, представим, что дальность передачи Rr каждого узла фиксирована и все узлы передают с одинаковой мощностью; только терминалы в пределах подзоны Ф, от передающего терминала могут правильно принимать и декодировать пакеты; дальность контроля несущей каждым узлом фиксировано s пределах радиуса R,; нет эффекта энергетического захвата: пакет не может быть получен узлом, если он коллизирует ходя бы с одним пакетом, переданным любым узлом в пределах данного радиуса; канал связи: без ошибок: полученный покет всегда декодируется правильно при отсутствии коллизий. Введение этих ограничений позволит выделить проблемы, связанные непосредственно с работой протоколов MAC уровня в сетях с произвольным множественным доступом к среде, например 802,1 1 DCF [5]
Можно определить четыре различных категории потерь пакета из-за работы протокола MAC:
- потери из-за коллизий между скоординированными терминалами, происходящие из-за коллизии при одновременном получении пакетов от нескольких терминалов, находящихся а зоне радиовидимости;
High technologies in Earth space research № 4-2012
ш
В E S E A R >: Il
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
- потери из-за информационной асимметрии: связь /(¡, /), страдает из-за связи Г [Г,по причине эффекта информационной асимметрии, если удовлетворены следующие геометрические зависимости: /)>К5, /')>К5,; передающие терминалы связей I и Г вне зоны радиовидимости друг друга; а(/, Г)>/?3,: принимающий терминал I находится в зоне радиовидимости передающего Г; принимающий Г не находятся в зоне радиовидимости передающего терминала Г, где
п) евклидово расстояние между узлами тип. Вероятность потери пакета обозначим
- потери из-за близких скрытых терминалов. Подобные потери происходят между двумя связями /{/,/) и /(Г, /1) когда: е/(/, Г)>К5: передающие терминалы / и Г вне зоны радиовидимости; сЦ/, /')<й5: принимающий / находится в зоне радиовидимости терминала Г; с/(/, принимающая станция / находятся в зоне радиовидимости станции /, рл - вероятность потери пакета;
- потери из-за удаленных скрытых терминалов происходят между двумя связями /[/, /] и I' (Г, ) когда с/[/, I' передающие терминалы 1и 1'вне зоны радиовидимости; Г)>/?5: принимающий терминал I находится вне зоны радиовидимости передающего терминала Г; с/(/, принимающий терминал I' находятся в зоне радиовидимости терминала I.
В этом случае пакеты управления, посланные одной приемной станцией, интерферируют с приемом пакетов в другой. Хотя теоретически конфигурация симметрична, потери пакетов неравнозначны, так как узел, начавший передачу первым, может закончить её успешно. Полную вероятность потери пакета узла (можно рассчитать согласно выражению (3):
Р(0 = i -[I - р„(/)][1 - р(я(0][1 - л*<01Р-/>(0]
Такая классификация является достаточно исчерпывающей для описания возможных коллизионных потерь между любыми двумя связями в сети беспроводного широкополосного доступа СССН, Таким образом, совершенно очевидно, что при прямой коррелированное™ R, и предоставляется возможность
сформировать алгоритм управления инфокоммуникационными услугами системы и определить вероятность предоставления определенного перечня услуг.
Литература
1. Атцик А,, Левокоа А,, Спавов И. Есть ли жизнь после NGN? //CONNECT, 2010. - №5. - С. 132-136.
2. Полонский АН. Оценко влияния непреднамеренных помех на линии многоканальной электросвязи. -J1.: ВАС, 1988. - 172 с.
3. Адаптивная компенсация помех в каналах связи, / Под ред. Ю.И. Лосева. - М.: Радио и связь, 1988. - 208 с.
4. Тобаги Ф.А. Моделирование и анализ характеристик многопролетных пакетных радиосетей Применение методов коммутации пакетов в тактических радиосетях. ТИИЭР, том 75, №1, 1987. -С. 162-185.
5. Вишневский В.M и др. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. - М: Техносфера, 2005,
6. 6/ancfii G. Performance Analysis of IEEE 802.1 1 Distributed Coordination Function // IEEE Journal on Selecled Areas in Communications 1 8(3) (March 2000).P.535-547.
Наукоёмкие технологии в космических исследованиях Земли № 4-2012
