Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ перспективных направлений в области построения и управления сетями специальной радиосвязи 13
1.1 Анализ особенностей построения сетей радиосвязи специального назначения
1.2 Оценка перспективности применения технологий самоадаптации в сетях радиосвязи 17
1.3 Анализ методов формирования структуры сетей радиосвязи 19
1.4 Постановка задач исследования 23
1.5 Выводы по разделу 1 25
2 Исследование и разработка методик формирования топологии опорно-транспортной сети связи в составе сети подвижной радиосвязи специального назначения в сложных физико-географических условиях 26
2.1 Исследование и разработка комплексной методики обоснования варианта топологии опорно-транспортной сети связи 26
2.2 Разработка методики обоснования мест развертывания радиоцентров и элементов опорно-транспортной сети связи 45
2.3 Исследование и разработка методик оценки эффективности и приемлемости автоматической опорно-транспортной сети связи 62
2.4 Выводы по разделу 2 83
3 Исследование и разработка модели и алгоритмов динамического управления топологией опорно-транспортной сети связи в составе сети подвижной радиосвязи 85
3.1 Обоснование требований к составу сетевого технологического оборудования автоматической опорно-транспортной сети в составе сети подвижной радиосвязи специального назначения 85
3.2 Обоснование технологии функционирования опорно-транспортной сети связи 87
3.3 Исследование и разработка комплексной модели функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи 98
3.4 Разработка алгоритмов функционирования автоматической опорно транспортной сети связи 112
3.5 Разработка адаптивного алгоритма управления загрузкой соты на основе автоматического обновления фонового шума 121
3.6 Выводы по разделу 3 129
4 Разработка и внедрение рекомендаций по построению и управлению опорно-транспортными сетями в составе сетей подвижной радиосвязи 131
4.1 Разработка рекомендаций по использованию разработанной комплексной методики при принятии решения и планировании топологии опорно-транспортной сети связи 131
4.2 Разработка рекомендаций по оперативному управлению топологией опорно-транспортной сети связи 133
4.3 Разработка и внедрение предложений по модернизации опорно-транспортной сети связи радиосети стандарта Тетра 138
4.4 Оценка эффекта от реализации предложений 153
4.5 Выводы по разделу 4 157
Заключение 158
Список сокращений 163
Список литературы
- Анализ методов формирования структуры сетей радиосвязи
- Исследование и разработка методик оценки эффективности и приемлемости автоматической опорно-транспортной сети связи
- Исследование и разработка комплексной модели функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи
- Разработка рекомендаций по оперативному управлению топологией опорно-транспортной сети связи
Введение к работе
Актуальность темы исследования
Актуальность темы настоящей диссертационной работы определяется, прежде всего, практическими потребностями в разработке научно-технических решений и инновационных технологий в целях создания нового поколения сетей специальной подвижной радиосвязи, обладающих универсальностью, высокой надежностью, стойкостью и живучестью, в том числе в сложных оперативных и физико-географических условиях.
Анализ существующих работ показывает, что большая часть исследований посвящена решению отдельных задач по указанной проблематике. При этом в открытом доступе отсутствует обобщенная комплексная методика по синтезу сетей связи специального назначения, которая включала бы в себя как определение топологии опорно-транспортной сети, так и формирование топологии сети подвижной радиосвязи.
Настоятельно необходимо создание научно-методических основ разработки современных сетей специальной подвижной радиосвязи, функционирующих в сложных оперативных и физико-географических условиях, а также управления функционированием таких сетей, обеспечивающих комплексное решение вопросов рационального построения топологии сети подвижной радиосвязи, формирования и функционирования опорно-транспортной сети, критериев, методов и средств оценки эффективности соответствующих решений.
В связи с этим тема диссертационной работы, посвященной созданию комплексной методологии построения автоматической опорно-транспортной сети связи сети подвижной радиосвязи специального назначения на основе динамического управления топологией, является актуальной.
Степень разработанности темы исследования
Среди публикаций, посвященных изучению методических аспектов оценивания и повышения устойчивости связи следует отметить работы Богови-ка А.В., Гречишникова Е.В., Додонова А.Г., Исакова Е.Е., Кучерявого А.Е., Ландэ Д.В., Нетеса В.А., Попкова В.К.
Задача разработки элементов научно-методического аппарата повышения устойчивости связи нашла свое отражение работах Бабусенко С.И., Бурова А.А. и Паршуткина А.В.
К исследованиям в области повышения структурной устойчивости и живучести сетей связи стоит отнести работы: Зеленцова В.А., Гагина А.А., Новикова С.Н., Бурова А.А., Солонской О.И., Кораблина М.А., Хамитовой Л.А., Мило-ванова Д.С.
Однако решения в вышеприведенных работах не выходят за рамки топологических параметров сетей. В них не рассмотрены вероятностно-временные показатели процессов реконфигурации сетей в условиях отказов элементов, а также отсутствуют модели, позволяющие связать процессы функционирования сетевых соединений с их топологической структурой.
Цель диссертационной работы состоит в разработке научно-методических основ создания автоматических опорно-транспортных сетей связи (АОТСС) на основе динамического управления топологией в составе сетей специальной подвижной радиосвязи, функционирующих в сложных оперативных и физико-географических условиях.
Задачи диссертационной работы:
-
Анализ перспективных направлений в области построения и управления сетями специальной радиосвязи. Постановка задач исследования.
-
Исследование и разработка методик формирования топологии опорно-транспортной сети связи в составе сети подвижной радиосвязи специального назначения в сложных физико-географических условиях, включая методики оценки эффективности и приемлемости сетевых решений.
3. Исследование и разработка моделей и алгоритмов динамического
управления топологией опорно-транспортной сети связи в составе сети по
движной радиосвязи.
4. Разработка и внедрение рекомендаций по построению и управлению
опорно-транспортными сетями в составе сетей подвижной радиосвязи и оценка
эффекта от их реализации.
Научная новизна работы заключается в следующем:
-
На основе проведенного анализа перспективных направлений в области построения и управления сетями специальной радиосвязи разработаны научно-технические основы создания автоматических опорно-транспортных сетей связи с динамическим управлением топологией в составе сетей специальной подвижной радиосвязи, функционирующих в сложных оперативных и физико-географических условиях, включая обоснование требований к составу сетевого технологического оборудования и технологии функционирования сети.
-
Разработана комплексная методика формирования динамически управляемой топологии опорно-транспортной сети связи в составе сети подвижной радиосвязи специального назначения в сложных физико-географических условиях, включающая частные методики обоснования варианта топологии, обоснования мест развертывания радиоцентров и элементов опорно-транспортной сети связи и оценки эффективности и приемлемости решений по построению сети.
-
Разработана комплексная модель функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи, включая алгоритмические модели первоначального конфигурирования структуры сети, переконфигурирования ее структуры и формирования информационных связей между сетевыми элементами.
-
Разработаны алгоритмы функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи, включая алгоритмы взаимодействия смежных сетевых элементов при развертывании сети, алгоритм взаимодействия сетевых элементов при подключении вновь вводимого элемента к действующей сети, алгоритм взаимодействия сетевых элементов при отключении одного из них от сети связи, модель технологического взаимодействия сетевых элементов при фор-
мировании трасс для каждой связи между потребителями, алгоритм взаимодействия сетевых элементов при снятии связей между потребителями, адаптивный алгоритм управления загрузкой соты методом автоматического обновления фонового шума.
Теоретическая и практическая значимость работы
-
Разработанный комплекс методик формирования динамически управляемой топологии опорно-транспортной сети может найти применение при решении задач создания сетей подвижной и фиксированной радиосвязи различной принадлежности и назначения.
-
Разработанные алгоритмы функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи могут быть использованы при создании сетей подвижной радиосвязи (технологических и специального назначения), как на этапе их разработки, так и в составе автоматизированных систем планирования сети.
Практическая ценность результатов работы дополнительно подтверждается результатами внедрения отдельных положений, выводов и рекомендаций в учебный процесс ФГБОУ ВО МИРЭА и на предприятиях России, что подтверждено соответствующими актами.
Соответствие рассматриваемой специальности
Диссертационная работа соответствует п.п. 3, 11 и 14 паспорта специальности 05.12.13
Методология и методы исследования
В диссертации для решения поставленных задач используется метод таксономического анализа, метод экспертных оценок, метод системного анализа, эмпирико-эвристический и оптимизационный подходы к исследованию, физическое и имитационное моделирование.
На защиту выносятся следующие основные положения
1. Научно-технические основы создания автоматических опорно-
транспортных сетей связи с динамическим управлением топологией в составе
сетей специальной подвижной радиосвязи, функционирующих в сложных опе
ративных и физико-географических условиях, включая обоснование требова
ний к составу сетевого технологического оборудования и технологии функцио
нирования сети.
2. Комплексная методика формирования динамически управляемой топо
логии опорно-транспортной сети связи в составе сети подвижной радиосвязи
специального назначения, включая частные методики обоснования варианта
топологии, обоснования мест развертывания радиоцентров и элементов опорно-
транспортной сети связи и оценки эффективности и приемлемости решений по
построению сети.
3. Комплексная модель функционирования автоматической опорно-
транспортной сети связи, включая алгоритмические модели первоначального
конфигурирования структуры сети связи, переконфигурирования ее структуры
и формирования информационных связей между сетевыми элементами.
4. Алгоритмы функционирования автоматической опорно-транспортной
сети связи, включая алгоритмы взаимодействия смежных сетевых элементов
при развертывании сети, алгоритм взаимодействия сетевых элементов при под
ключении вновь вводимого элемента к действующей сети, алгоритм взаимодей
ствия сетевых элементов при отключении одного из них от сети связи, модель
технологического взаимодействия сетевых элементов при формировании трасс
для каждой связи между потребителями, алгоритм взаимодействия сетевых
элементов при снятии связей между потребителями, адаптивный алгоритм
управления загрузкой соты методом автоматического обновления фонового
шума.
5. Результаты практической реализации положений и выводов диссерта
ции, включая результаты сравнительной оценки эффективности сетей подвиж
ной радиосвязи по основным показателям при различных вариантах построе
ния.
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечиваются адекватностью использованных методов и построенных на их основе расчетных моделей. Достоверность результатов работы подтверждается результатами сопоставления решений, полученных разными методами, расчетных и экспериментальных данных, а также результатами внедрения разработанных методик и технических решений.
Апробация работы
Основные результаты диссертационного исследования докладывались наследующих конференциях:
Актуальные проблемы защиты и безопасности (СПб., 2013);
68-й (69, 70-й) научно-технической конференции, посвященной Дню радио (СПб., 2013, 2014, 2015);
Наука и АСУ-2014 (СПб., 2014);
Актуальные проблемы защиты и безопасности (СПб., 2014, 2015);
Телекоммуникационные и вычислительные системы (М., 2014);
Актуальные направления развития систем охраны, специальной связи и информации для нужд государственного управления (Орел, 2015);
- XXIV Российской научно-технической конференции ПГУТИ (Самара,
2017).
По тематике диссертационных исследований автором (лично и в соавторстве) опубликовано 19 печатных трудов. Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы опубликованы в 3 научных статьях в журналах, входящих в «Перечень российских рецензируемых научных журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук», в 3 статьях, размещенных в журнале «Вопросы оборонной техники. Серия 16: технические средства противодействия терроризму», а также в 13 публикациях в форме текстов и тезисов докладов.
Анализ методов формирования структуры сетей радиосвязи
Проведенные ранее исследования сети радиосвязи на существующих средствах достаточно полно и всесторонне характеризуют ее структуру, качественные показатели функционирования, а также раскрывают положения организации радиосвязи [41, 47, 54, 69, 99, 100, 102, 107, 124].
Под структурой сети радиосвязи в работе будем понимать совокупность центров радиосвязи, РСт, КШМ, МБУ, ретрансляторов радиосвязи различного базирования, а также линий связи, развернутых между ними, для обеспечения выполнения задач сети радиосвязи в оперативных действиях спасательных мероприятий.
Основными компонентами структуры сети радиосвязи, как видно из определения, являются радиоцентры УС ПУ, ретрансляторы, отдельные радиостанции (КШМ, МБУ, переносные средства). При наличии опорной сети связи между радиоцентрами и другими элементами сети радиосвязи, линии связи могут быть образованы средствами связи, работающими по кабелю (электрическому или оптическому) или постоянным воздушным линиям связи, средствами радиорелейной, тропосферной или спутниковой связи.
Исходя из поставленной задачи научного исследования большое внимание будет уделяться проблеме синтеза топологии сети подвижной радиосвязи.
Виду того, что сеть радиосвязи в процессе обеспечения управления решает две основных задачи, из которых первая – резервирование каналов радиорелейной, тропосферной и кабельной сети связи, а вторая – выполнение специализированных задач, а из этого следует, что и структуру данной сети связи условно можно разделить на подсети радиосвязи общего пользования, и специализированной радиосвязи.
В зависимости от условий функционирования данных подсетей они могут строиться, используя три основных способа – с закрепление радиосредств за направлениями связи; с централизованным использованием радиосредств; с комбинированным использованием радиосредств. Однако такая классификация не в полной мере раскрывает топологию сети радиосвязи и не учитывает использование радиоретрансляторов.
Радиоретранслятор, в традиционном понимании, представляет собой по сути «радиоцентр», функционирующий исключительно в интересах самой сети радиосвязи для дальнейшего расширения возможностей по дальности линий радиосвязи и обеспечения доступности потребителей к ресурсу сети. Освоение и внедрение новых технологий радиосвязи позволяет наделить радиоретранслятор новыми функциями (многостанционного доступа, коммутации, преобразования сообщений и др.), расширяющими его возможности. Примером реализации новых функций радиоретрансляторов являются сети транкинговой радиосвязи [103].
Как указано в [40], при определении топологии сети радиосвязи необходимо уяснить: между какими ПУ должны быть развернуты линии прямой связи; какие и где должны быть развернуты дополнительные элементы сети радиосвязи (ретрансляторы); между какими элементами радиоцентров, к какому времени и какими средствами развертывают линии ДУ; силы и средства радиосвязи, их распределение по задачам сети радиосвязи и направлениям связи; состав резерва сил и средств радиосвязи; порядок взаимодействия с подразделениями радиосвязи частей связи, частями связи различных видов ВС; режимы работы радиосредств, определяющие порядок функционирования радиолиний сети радиосвязи; порядок и мероприятия всестороннего обеспечения подразделений радиосвязи и сети; организация управления сетью радиосвязи и ряд других вопросов.
Приведенное определение понятия топологии сети радиосвязи позволяет говорить о том, что топология сети радиосвязи имеет решающее значение в формировании ее вариантов при ведении оперативных действий, особенно в горных районах. С другой стороны, не меньшее значение имеют поведенческие характеристики сети радиосвязи, определяющие ее способность изменять свои характеристики в соответствии со складывающейся обстановкой в ходе функционирования.
На этапе принятия решения по связи в структурные и поведенческие характеристики сети радиосвязи должны закладываться те возможности, реализация которых позволит выполнить поставленную задачу на протяжении всего периода действий. Обоснованно принятое решение на построение сети радиосвязи позволяет рационально распределить усилия частей связи по задачам, месту и времени, спланировать их применение по этапам оперативных действий, иметь резерв средств радиосвязи, достаточный для решения внезапно возникающих в ходе функционирования задач и восстановления (планового доразвертывания) элементов сети связи. Необходимо отметить, что реализация поведенческих характеристик сети радиосвязи возможна только при наличии развернутой и работоспособной подсистемы оперативного управления сетью.
Условное выделение из системы управления связью подсистемы оперативного управления сетью радиосвязи диктуется несколькими причинами. Основными из них являются: объективная потребность в управляющих воздействиях на сеть радиосвязи и части (организации) связи с целью поддержания сети в плановом состоянии; необходимость координирования действий частей (организаций) связи в ситуациях, не предусмотренных планом или вызванных деструктивными воздействиями различного характера; постоянно возрастающая динамичность ведения специальных действий, особенно в современных условиях активности действий террористических организаций, периодичности возникновения техногенных катастроф и природных катаклизмов, вследствие чего при решении поставленных задач возникает необходимость часто изменять топологию сети радиосвязи, порядок и режимы работы радиосредств; изменяющиеся потребности органов управления по объемам, срокам и местах предоставления ресурса.
Таким образом, важность учета поведения сети радиосвязи диктует необходимость рассмотрения не только статического (стартового) варианта ее топологии, но и ее потенциальных возможностей, проявляющихся на этапе функционирования сети радиосвязи в ходе ведения оперативных действий. В современных ситуационных условиях учет динамики поведения сети радиосвязи приобретает особую значимость. Поэтому возможности, реализация которых позволит обеспечить устойчивое управление, должны закладываться в структуру сети радиосвязи на этапе принятия решения и именно это определяет необходимость совершен 22 ствования основных положений организации радиосвязи, обладающих требуемыми динамическими характеристиками.
Традиционно сети радиосвязи строятся на базе двух основополагающих принципов. Во-первых, сеть радиосвязи должна обеспечивать передачу сообщений с заданным качеством. Во-вторых, она должна строиться таким образом, чтобы в максимально возможной степени облегчался доступ к ее канальному ресурсу всех пользователей сети радиосвязи в полосе действий группировки. В равной степени это касается и удаленных пользователей, а также пунктов управления (их элементов), находящихся в движении. Другими словами, сеть радиосвязи должна упреждать неопределенность нахождения пользователей в полосе своей ответственности.
Исследование и разработка методик оценки эффективности и приемлемости автоматической опорно-транспортной сети связи
Методика обоснования мест развертывания радиоретрансляторов Правильный выбор мест развертывания ретрансляторов на линиях радиосвязи является наиболее сложной и трудоемкой задачей. Дело в том, что распро 49 странение радиоволн в горных условиях учесть сложно, следовательно, на этапе принятия решения по связи рассчитать линию прямой связи на радиосредствах без переприема сигнала весьма проблематично. Это обусловлено следующими причинами: – количество мест пригодных для развертывания элементов сети радиосвязи, в том числе и радиоретрансляторов, ограничено; – имеет место сложность обеспечения требований по защищенности, инженерному оборудованию, охране и обороне мест развертывания, обеспечению линий связи с пригодными по качеству интервалами связи от УС ПУ к нескольким УС ПУ; – места, пригодные для развертывания радиоцентров, отдельных радиостанций средней и большой мощности, как правило, сильно ограничены по площади, что влечет за собой сложности в обеспечении ЭМС радиоэлектронных средств; – интервалы связи являются в основном закрытыми, что приводит к сокращению их протяженности и, как следствие, повышению расхода радиостанций на линиях связи из-за необходимости использования ретрансляторов; – не всегда имеется возможность развертывания ретрансляционных пунктов на штатных средствах связи (на автомобильной базе) и др.
Исходными данными для выработки предложений по определению мест развертывания радиоретрансляторов, являются: – места развертывания радиоцентров, отдельных радиостанций; – топология корреспондирующих радиоэлектронных средств; – допустимые места развертывания элементов системы связи [108, 109]; – результаты оценки электромагнитной доступности трасс связи. Данная методика предназначена для определения координат основных и запасных мест (районов) развертывания радиоретрансляторов с использованием ГИС при планировании связи [124, 133, 134].
Исходными данными для методики являются: – границы предполагаемого района ведения оперативных мероприятий; – места размещения взаимодействующих стационарных радиоцентров; – районы размещения УС ПУ (радиоцентров); – тактико-технические характеристики средств связи; – перечень выделенных (запрещенных) радиочастот; – номенклатура ЦКМ, используемых в зоне проводимых мероприятий; – условия распространения радиоволн (время года, климатические условия); – выходные данные методики определения допустимых мест развертывания элементов системы связи. При использовании методики выходные данные представляются в виде условных обозначений мест размещения радиоретрансляторов на пользовательской ЦКМ с приложениями в виде текстовых, табличных и графических документов. Эти документы в совокупности с данными методики являются основой для разработки в графическом виде на ЦКМ топологии сети радиосвязи группировки, документов планирования сети радиосвязи в табличной форме и распорядительных документов для узловых частей связи, исходными данными для методики определения мест развертывания элементов опорно-транспортной сети связи. На ЦКМ наносится: – места размещения радиоретрансляторов (основные и резервные) с указанием названия данного места (района); – радиоретрансляторы в виде условных обозначений с условными номерами внутри них; – линии связи, развертываемые от радиоэлектонных средств в виде условных обозначений с принятой нумерацией, в том числе через радиоретрансляторы.
Дополнительно к схеме в виде приложений прилагаются документы в электронном виде с возможностью вывода их на печать: – характеристики трасс радиосвязи в табличном виде с указанием пригодности трасс и численными значениями показателей вероятностно-временных характеристик линий связи; – значения уровня электромагнитной доступности в точке приема. Алгоритм решения задачи основывается на факте неравномерного размещения на местности узлов связи пунктов управления. Это вызвано физико-географическими условиями района, оперативными факторами, структурой информационного обмена, возможностями сил и средств связи. Неравномерное распределение УС ПУ в районе выполнения задач предопределяет наличие их локальных «плотностей», а перемещение УС ПУ можно представить как перемещение из одной «плотности» в другую, или образование новой «плотности». Внутри этой «плотности» расстояния между УС ПУ будут являться минимальными, по сравнению с теми УС ПУ, которые не вошли в данную» «плотность».
Из этого следует, что если использовать указанное свойство в качестве классификационного признака для выявления этих «плотностей», то можно определить необходимое количество ретрансляционных пунктов, размещение которых внутри «плотности» можно оптимизировать. Дисциплинирующим условием выбора района размещения радиоретлянслятора будет являться доступность его ресурса всем корреспондентам данной «плотности».
Реализация решения задачи группирования радиоцентров (отдельных радиостанций) УС ПУ в локальные плотности может быть осуществлена на основе модификации алгоритма «FOREL» [43, 81] теории таксономического анализа, которая позволяет на множестве размещенных на плоскости объектов выделить локальные неоднородности (плотности). Задача состоит в том, чтобы определить группы УС ПУ, которые могут составлять локальную плотность, то есть иметь один общий радиоретранслятор.
В основе таксономических методов лежит следующая базовая процедура.
Пусть задана некоторая точка х0 Є X и параметр R. Выделяются все точки выборки xt Є Xі, попадающие внутрь сферы p(xifx0) Л, и точка х0 переносится в центр тяжести выделенных точек. Эта процедура повторяется до тех пор, пока состав выделенных точек, а значит и положение центра, не перестанет меняться. Доказано, что эта процедура сходится за конечное число шагов. При этом сфера перемещается в место локального сгущения точек. Центр сферы х0 в общем случае не является объектом выборки, потому и называется формальным элементом.
Основополагающим является использование гипотезы компактности: близким в содержательном смысле объектам в геометрическом пространстве признаков соответствуют обособленные множества точек, так называемые «сгустки». Если расстояние между центром п —го таксона и точкой к этого таксона обозначить snh, то сумма расстояний между центром и всеми точками к этого таксона будет равна: Pn=ZLk=1s7lk (2.13) где Рп - расстояние между центром п —го таксона и всеми точками этого таксона; snk - расстояние между центром п —го таксона и точкой к этого таксона. Сумма таких внутренних расстояний для всех п таксонов равна: р = =1Рп (2.14) Целью работы алгоритма является найти такое разбиение множества объектов на л таксонов, чтобы величина Р была минимальной. Работа алгоритма заключается в перемещении гиперсферы определенного радиуса в геометрическом пространстве до получения устойчивого центра тяжести наблюдений, попавших в эту гиперсферу. До начала работы алгоритма признаки объектов нормируются так, чтобы их значения находились между нулем и единицей.
Исследование и разработка комплексной модели функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи
Научно-методической основой для проведения оценки эффективности функционирования АОТСС является рассмотрение его на основе системного и комплексного научных подходов к исследованию в виде самостоятельной сложной сети связи и, вместе с тем, как функциональной подсистемы системы связи.
Оценка готовности к применению АОТСС группировки и ее элементов может быть осуществлена в указанном ниже порядке [42, 45, 100].
Определяется возможное значение вероятности Рг пр(t) своевременной реакции АОТСС на принятые решения в любой момент времени поступления сигнала управления (определяется с помощью обобщенной функции желательности Хар-рингтона [3]). Определяется по формуле значения аналогичной вероятности для элемента АОТСС [16]: lg Рг пр э i (t) = 1/n lg Рг пр (t), (2.52) где Рг пр э i(t) – требуемая вероятность своевременной реакции i-го элемента сети связи на принятые решения; n – количество элементов рассматриваемой сети связи (принимается, что все они равнозначны, поскольку готовность сети связи определяется по готовности всех ее элементов). С этой целью в данную формулу подставляем значение вероятности для системы и численное значение количества элементов АОТСС, планируемой к построению, проводим необходимые расчеты.
Далее определяется по формуле 2.52 вероятность Pznp3i (t) своевременной реакции должностных лиц сети связи (элементов) на принятые решения по организации управления в любой момент времени поступления сигнала управления. Затем определяется разница (АР(э1)) между требуемым и возможным (реальным) значениями вероятностей своевременной реакции сети связи (ее элементов) в вышеуказанном контексте по формуле: P(3l)=[Pevda,M(t)-Pe4,M(t)]zR, (2.53) где R - допустимое значение (указанной выше) разницы. Проводится оценка уровня готовности к применению иг пр (Э І) сети радиосвязи (ее элементов) по зависимости Г удовлетворительный при АР, Л К; и1=\ (2.54) г пр э! л тъ т неудовлетворительный при ЛР,{) к. На основе результатов оценки по зависимости (2.54) подготавливаются выводы и соответствующие предложения (рекомендации).
Оценка по вероятностным признакам мобильности, устойчивости, защищенности, пропускной способности и доступности АОТСС и ее элементов может быть осуществлена подобным (аналогичным оценке готовности к применению) образом с помощью «базовой» формулы (2.52), зависимости (2.53) и других типовых формул, применяемых в рассматриваемом научно-методическом обеспечении.
Оперативность, доступность и надежность функционирования сети радиосвязи (ее элементов) являются опорными, ключевыми требованиями, при невыполнении которых реализация остальных требований, при всей их относительной важности, теряет практический смысл. Поэтому оценка оперативности, доступности и надежности функционирования данной сети связи (ее элементов) должна проводиться более подробно и детально [100]. Немаловажен также экономический аспект рассматриваемой задачи и вопрос рациональности разработки (создания, внедрения) АОТСС. Указанное возможно осуществить путем применения нижеследующих методик. Методика оценки экономической эффективности функционирования автоматической опорно-транспортной сети связи
Учет экономических факторов, эффективное применение выделяемых средств всегда были необходимыми условиями построения любых систем, в том числе и систем специального назначения, к числу которых относится АОТСС.
Повышение эффективности экономического функционирования АОТСС зависит, прежде всего, от уровня обеспечения частей связи в целом, поскольку, чем выше уровень данного вида обеспечения, тем выше (при прочих равных условиях) уровень экономического обеспечения сети связи.
При обосновании принимаемых решений возможно применение одного из двух вариантов постановки задач [20]: либо определяется наиболее результативный из них при данных экономических затратах, либо за исходное берется достигаемый результат и отыскивается вариант, требующий наименьших затрат. Поскольку оба эти варианта постановки задач связаны с подбором наиболее результативного и, вместе с тем, экономичного способа решения задачи по разработке, созданию и обеспечению эффективного применения и функционирования сети связи (элемента), возникает необходимость оценки каждого из предлагаемых вариантов по двум показателям (критерию «эффективность – стоимость»): по результативности (эффективности) и по затратам (стоимости).
Такую оценку можно осуществлять с помощью показателя экономической эффективности – вероятности Pэф достижения требуемого результата (эффективности) функционирования l-го варианта АОТСС (элемента) при определенных экономических затратах. Данный показатель дает представление о том, к какому эффекту (вероятностного характера) приводит каждая единица затрат на создание (модернизацию) рассматриваемой сети (элемента). Значение данного показателя может быть определено по формуле:
Разработка рекомендаций по оперативному управлению топологией опорно-транспортной сети связи
Снятие связей между потребителями (базовыми станциями, ретрансляторами и др.) возможно в плановом порядке или вследствие возникновения аварийных ситуаций. В то же время при аварийных ситуациях до начала раскоммутации может быть определена некоторая продолжительность задержки посылки команд технологического управления или, в другом варианте, система технологического управления переводится в ручной режим управления по данной функции и только в отношении аварийных связей всех или заранее определённых.
Вариант обмена сигналами и командами технологического управления при раскоммутации трасс связей между сетевыми элементами № 5 и 6 при централизованном технологическом управлении представлен на рис. 3.15.
При плановом снятии связей (перемещении УС ПУ, сетевых элементов, замене сетевых элементов и др.) на все задействованные сетевые элементы поступают команды управления на раскоммутацию.
На сетевые элементы, осуществляющие транзитные соединения, в составе команды технологического управления поступают следующие данные: – номер первого (входящего) потока Е1; – номер второго (исходящего) потока Е1; – номер канального интервала в первом потоке; – номер канального интервала во втором потоке. На сетевые элементы, являющиеся оконечными, или при осуществлении транзитной коммутации через интерфейсы абонентских блоков, в составе команды на раскоммутацию дополнительно к выше представленным данным поступают: типы блоков; посадочные места блоков; номера интерфейсов, между которыми осуществлен транзит, или номер интерфейса, к которому подключено оконечное оборудование.
Дополнительно могут учитываться централизовано, в зависимости от степени централизации управления, и канальные интервалы внутренних шин мультиплексоров.
По окончанию раскоммутации от каждого сетевого элемента на сервер передаются сигналы подтверждения о выполненных командах или об ошибках при их выполнении. При ошибке в выполнении команд технологического управления соответствующие сообщения выводятся на монитор дежурного по ПУС. В зависимости от выбранных режимов работы сетевой системы технологического управления одновременно с выводом сообщения об ошибке могут отсылаться повторные команды на раскоммутацию трасс связи или данный процесс выгрузки трассы переводится в режим ручного управления.
В [129] было показано, что реализация автоматизированной опорно-транспортной сети связи (АОТСС) для сети подвижной радиосвязи, является не 122
обходимым условием построения целостной взаимоувязанной сети, обеспечивающей потребителей качественными услугами. В то же время наличие в такой сети подсистемы радиосвязи ставит на этапе проектирования не менее важную задачу, заключающуюся в максимизации пропускной способности радиосегмента сети. Относительно высокий уровень помех может повлиять на зону покрытия сот и качество предоставляемых услуг (Quality of Service – QoS). Таким образом, параметры QoS, емкость и покрытие радиосегмента существенно ухудшается. В качестве решения предлагается использовать особую функцию управления загрузкой, обеспечивающую управление трафиком в соте [95].
Функция управления загрузкой стремится максимизировать пропускную способность сети, обеспечивая при этом зону покрытия и QoS, а также контролируя ключевые ресурсы, такие как мощность, число каналообразующих кодов нисходящей линии связи, число канальных элементов (CE), которые непосредственно влияют на работу пользователей.
Каждая сота имеет свой собственный набор функций управления загрузкой, которые отвечают за мониторинг и контроль ресурсов соты. Функции управления загрузкой следят за состоянием нагрузки на соту через измерение уровня загрузки, и принимают решение о предоставлении услуги с помощью функций интеллектуального контроля доступа и управления принимаемым вызовом. Все это позволяет уменьшить перегрузки в соте.
В зависимости от фазы доступа абонентского устройства (User Equipment – UE), используются различные функции управления загрузкой (рис. 3.16). Управление загрузкой осуществляется в контроллере радиосети (Radio Network Controller – RNC) после получения отчета с измерениями от базовой станции БС.
Рассмотрим каждую функцию, представленную на рис. 3.16. 1) Перераспределение пользователей (Potential User Control – PUC) – данная функция используется для балансировки трафика пользователей среди сот, работающих на разных частотах. RNC изменяет выбранную соту, перевыбирает параметры, и передает их по каналу сигнализации. Таким образом, абоненты распределяются на менее нагруженные соты. Рисунок 3.16. Функции управления загрузкой в зависимости от фазы доступа UE. 2) Интеллектуальный контроль доступа (Intelligent Access Control – IAC) и контроль приема запросов (Call Admission Control – CAC) – функция IAC заклю чается в увеличении вероятности успешного соединения с текущим гарантиро ванным QoS. Функция CAC в зависимости от состояния ресурсов соты решает, следует ли принимать новые запросы ресурсов от UE, такие как: доступ, реконфигурация и запрос хэндовера. 3) Перераспределение загрузки: между частотами (Inter-Frequency Load Balancing Based on Configurable Load Threshold – CLB), между сотами на одной частоте (Intra-frequency Load Balancing – LDB), в состоянии, близком к перегрузке соты (Load Reshuffling – LDR), при перегрузке соты (Overload Control – OLC). Функция CLB инициирует процедуру балансировки загрузки между частотами, когда сота не перегружена, обеспечивая балансировку загрузки между сотами. Эта функция поддерживает внутри- и межчастотную балансировку загрузки. CLB может предшествовать функции LDR, т.е. контроллер может выполнять распределение загрузки между частотами, прежде чем сота будет перегружена.
Функция LDB нужна, чтобы сбалансировать загрузку между соседними сотами одной частоты, чтобы обеспечить лучшее использование ресурсов. Когда загрузка соты увеличивается, покрытие соты уменьшается, чтобы не было перегрузки. Когда загрузка соты уменьшается, покрытие расширяется таким образом, чтобы принять часть трафика из соседних сот [4].