CC BY
48
УДК 355.58.001
РАСЧЕТ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ ТРАНКПНГОВОЙ СИСТЕМЫ РАДИОСВЯЗИ КОРПОРАТИВНОЙ ОБУЧАЮЩЕЙ СЕТИ ДЛЯ РЕГИОНОВ С НИЗКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ НАСЕЛЕНИЯ
В.А. Цимбал
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры автоматизированных систем боевого управления Военной академии РВСН имени Петра Великого филиал г. Серпухов Московской области E-mail: tsimbalva@mail.ru
К.И. Гвозд
соискатель кафедры автоматизированных систем боевого управления
Военной академии РВСН имени Петра Великого филиал г. Серпухов Московской области
Аннотация. В статье проведен анализ пропускной способности транкинговой системы радиосвязи корпоративной обучающей сети для регионов с низкой плотностью населения. Увеличение зоны связи реализуется путем размещения антенны ретранслятора сигналов на вы-сокоподнятом малообъемном привязном аэростате, при этом взаимосвязь сегментов «земля» и «воздух» реализуется с помощью линии бегущей поверхностной волны. Информационный обмен между пользователями такой сети реализуется путем предоставления каналов по требованию. При этом между абонентами на сеансе связи формируются соединения типа «точка-точка» и «точка-многоточка», что создает неординарную нагрузку на сеть. Расчет канальной емкости такой сети, обеспечивающей вероятность отказа в вызове не более допустимого, предлагается реализовать в виде итерационной процедуры, дающей точное значение по отношению к известным процедурам теории телетрафика, дающим лишь верхнюю границу искомой величины.
Ключевые слова: информационные технологии, радиосвязь, транкинговая система радиосвязи, комплекс автоматизации и управления связью, канальная емкость.
Цитирование: Цимбал В.А., Гвозд К.И. Расчет пропускной способности транкинговой системы радиосвязи корпоративной обучающей сети для регионов с низкой плотностью населения // Научные и образовательные проблемы гражданской защиты. 2017. № 4 (35). С. 127-130.
Необходимость интенсификации учебного процесса как в высших, так и в средних учебных заведениях, требует внедрения в них новых информационных коммуникационных технологий (далее - ИКТ). Это и возможность дистанционного обучения, и обмен опытом преподавания, и поиск информации обучаемыми, нужной для выполнения учебного плана и др. [1] Однако реализация ИКТ в регионах с низкой плотностью населения (Сибирь, Дальний Восток, Заполярье, горные районы) сдерживается малой развитостью телекоммуникационной компоненты. Наиболее эффективными по критерию «трафик/стоимость» системами телекоммуникаций для корпора-
тивных абонентов, рассредоточенных на большой площади, являются транкинговые системы радиосвязи (далее - TCP). Однако известная архитектура базовой станции (далее - БС) TCP позволяет охватить связью район с радиусом до 50 км, при этом ограничивающим элементом является высота приемопередающей антенны (далее - ППА) БС [2].
К настоящему времени известны варианты размещения ППА на малогабаритных летно-подъемных средствах (далее - МЛПС) в виде привязных аэростатов объемом 15-20 м3. При этом поднимается только ППА, а привязной фал выполняется в виде, так называемой, линии поверхностной бегущей волны
201Г4(35)
(да.лсс ЛПБВ). В основном данные решения востребованы и адаптированы в военной связи [3, 4|. Исходя из изложенного, рассматривается TCP с высоконоднятыми антеннами (далее ВПА) корпоративной обучающей сети для регионов с низкой плотностью населения. Обобщенная структурная схема такой TCP представлена на Рисунке 1. Основными ее элементами являются малогабаритный привязной аэростат, ВПА, ЛПБВ, БС, комплекс автоматизации и управления связью (далее КАУС), совокупность N абонентских станций (далее АС), к которым подключены мультимедийные устройства (компьютеры с аудио и видео системами). За счет размещения ВПА на высоте 1000 и более метров радиус зоны связи составляет 150-200 км. При этом мощности передающих устройств БС и АС не превышают 10-50 Вт.
Одной из важных задач построения такой сети является задача обоснования ее канальной емкости (требуемого коммуникационного ресурса (далее ТКР), обеспечивающего доставку трафика пользователей сети с заданным качеством. Известно, что TCP работают но принципу предоставления каналов по требованию (далее ПКТ), аналогично автоматическим телефонным станциям (далее АТС). В этом случае TCP можно рассматривать как радио-АТС или как систему сотовой связи с одной большой сотой. Тогда ТКР для данной
TCP можно найти известными методами теории телетрафика [5].
Опыт использования мобильных устройств (далее МУ) в системах дистанционного обучения показывает, что соединения N пользователей в такой корпоративной сети могут быть «точка-точка», «точка-многоточка» вплоть до полносвязных фрагментов (конференцсвязь). При этом средняя длительность информационного обмена в каждом из таких соединений, как правило, своя. Отсюда следует, что:
1. Количество абонентов такой сети конечно N;
2. Поток вызовов от всех абонентов примитивный (кусочно-пуассоновский);
3. Заявки, формируемые абонентами, неординарные (одна заявка для своего обслуживания может требовать один и более каналов);
4. Средняя длительность информационного обмена в каждом из таких соединений своя;
5. Качество обслуживания трафика абонентов оценивается вероятностью отказа вызова в установлении требуемого соединения по причине отсутствия необходимого числа свободных каналов TCP (Pqtk) •
му ~ ■■
Рисунок 1 Обобщенная структурная схема TCP с ВПА корпоративной обучающей сети для
регионов с низкой плотностью населения
Цимбал В.А., Гвозд К.И.
Из теории телетрафика известно, что вероятность отказа в обслуживании вызовов полнодоступной коммутационной схемой (ИКС) при совместном использовании всеми вызовами ее V каналов есть функция
Ротк = f (N,A{L),M{L),V)
(1)
где А^ц = (аг,а2,...,ак,...,аь) - кортеж интенсивностей потоков вызовов, создаваемых одним абонентом на использование группы из к каналов (к =
М{Ь) = - кортеж интен-
сивностей потоков освобождений одним абонентом группы из к каналов (к = 1,Ь).
При этом нахождение Ротк но выражению (1) есть прямая задача теории телетрафика. Нахождение общего числа каналов V ИКС, обеспечивающего допустимую (максимальную) величину Ротк по известным другим параметрам, есть обратная задача. Решение обратной задачи теории телетрафика в такой постановке предлагается решать следующим образом. Введем следующие допущения.
Допущение 1. Общая ПКС состоит из совокупности ПКС^, каждая из которых обслуживает только свой поток вызовов с интенсив-
ностями и к = l,L.
Допущение 2. Канальная емкость каждой ПКС^ такова, что вероятность отказа Р0Тк во всех ПКС одинакова при фиксированных параметрах нагрузки.
В таких предположениях канальную емкость каждой ПКС можно рассчитать по известной из теории телетрафика формуле Энг-еета [5]. Тогда общую канальную емкость искомой ПКС (рассматриваемой TCP) можно определить так
L
v' = 2^ kvk.
(2)
к=1
Однако найденная величина будет верхней границей требуемой канальной емкости рассматриваемой TCP, так как предполагает раздельную стратегию использования каналов сети. Реально в сети будет реализовыватьея совместная стратегия использования каналов. В этом случае, как показывает теория телетрафика, величина и' будет больше искомой величины v. Отыскание истинной величины v предлагается осуществить на основе следующей итерационной процедуры, алгоритм которой представлен на Рисунке 2.
Рисунок 2 Итерационная процедура нахождения канальной емкости TCP при неординарных
потоках вызовов и конечном числе источников
2017'4(35)
Отличительной особенностью данного алгоритма является то, что нахождение Р0Тк в нем осуществляется по имитационной модели,
так как аналитического выражения (1) в теории телетрафика не существует.
Литература
1. Димов Э.М., Маслов О.Н.,Скворцов А.Б. Новые информационные технологии:подготовка кадров и обучение персонала .4.1.Реинжиниринг и управление бизнес-процессами в инфокоммуникациях.-М.: ПРИ АС .2006. 386 с.
2. Карташевский В.Г., Семенов С.Н., Фпрстова Т.В. Сети подвижной связи.- М.: Эко-Трендз,2001.
3. Цимбал В.А., Парамонов Г.Б. и др. Методика обоснования канальной емкости транкин-говой системы радиосвязи корпоративной обучающей сети для регионов с низкой плотностью населения с учетом ассиметричности трафика. [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.informika.ru/files/contentfile/368/a3-p69.pdf (дата обращения: 23.07.2017).
4. Мехоношин Н.И.Привязные аэростаты и их применение // Зарубежное военное обозрение. 1989. №6. С.40-43.
5. Теория телетрафика: Учебник для Вузов /Ю.Н. Корнышев, А.П. Пшеничников, А.Д. Харкевич. -М.: Радио и связь, 1996. 272 с.
CALCULATION OF THE CAPACITY OF THE TRUNKING
RADIO COMMUNICATION SYSTEM OF THE CORPORATE
TRAINING NETWORK FOR REGIONS WITH A LOW POPULATION DENSITY
Vladimir TSIMBAL
Doctor of technical sciences, professor, professor Department of automated combat control systems Military Academy of Strategic Missile Forces
named after Peter the Great (branch of Serpukhov, Moscow region) E-mail: tsimbalva@mail.ru
Konstantin GVOZD
Competitor of the department automated combat control systems Military Academy of Strategic Missile Forces
named after Peter the Great (branch of Serpukhov, Moscow region)
Abstract.The methodical approach to a trunk system channel capacity substantiation of a corporate training network radio communication with high-level lifted aerials for regions with low density of the population is considered.
Keywords: information technology, a radio communication, TpaHKimroBaa radio communication system, a complex of automation and management of communication, channel capacity. Citation: Tsimbal V.A., Gvozd K.I. (2017) Raschet propusknoj sposobnosti trankingovoj sistemy radiosvyazi korporativnoj obuchayushchej seti dlya regionov s nizkoj plotnost'yu naseleniya. [Calculation of the capacity of the trunking radio communication system of the corporate training network for regions with a low population density]. Scientific and educational problems of civil protection, no. 4(35), pp.127-130 (in Russian).
