Введение к работе
Экономические преобразования привели к развитию в России рынка систем мобильной ведомственной радиосвязи, на котором активно действуют многочисленные поставщики разнообразных систем и услуг радиосвязи, соответствующих различным стандартам в этой области. На рынке ведомственного пользователя в настоящее время развиты два сектора -сотовая и транкннговая связь.
Сотовая связь могла бы быть использована, как основа для технологической радиосвязи, что подтверждается происходящими в Европе процессам по формированию стандарта цифровой сотовой радиосвязи для железных дорог GSM/R, который мыслится не только как стандарт технологической связи, но и в качестве звена связи в составе безопасной системы управления и интервального регулирования движения поездов. Однако в России отсутствует инфраструктура сетей мобильной связи GSM, которыми Европа начала покрываться с 1991 года, а развёртывание такой инфраструктуры потребует больших начальных вложений, которые в несколько раз превышают начальные расходы на создание транкинговых систем с аналогичными возможностями.
Таким образом, выбор средств для совершенствования технологической радиосвязи сводится, по существу, к выбору той или иной системы транкинговон радиосвязи.
Анализ рынка позволяет увидеть, что в России устанавливаются прежде всего аналоговые транкииговые системы, причём предпочтение отдаётся системам стандарта МРТ-1327, которые поставляются различными производителями и которые являются лучшими в классе аналоговых транкинговых систем.
Транкинговые системы предназначены для увеличения пропускной способности сетей радиосвязи. При эксплуатации обычных радиосистем абонент вынужден сам искать свободный канал. Транкинговая связь предполагает объединение нескольких каналов в систему. При этом абоненту, желающему произвести вызов, предоставляется любой из имеющихся каналов, который оказывается свободным в данный момент времени.
Этим достигается гораздо более высокая загрузка системы и, соответственно, значительное увеличение количества абонентов на каждый канал. Такие системы делают процедуру связи предельно простой (практически, как пользование телефонным аппаратом). Специальное оборудование автоматически распределяет имеющиеся свободные радиоканалы в интересах всех абонентов, выходящих на связь (динамическое распределение свободных каналов).
Системы транкинговой связи предоставляют гораздо больше функциональных возможностей, чем обычные системы радиосвязи, и по сравнению с ними, обладают рядом преимуществ:
в радиоканале могут размещаться больше пользователей, обычно это преимущество возрастает при расширении системы, так например, система транкинговой радиосвязи с одной десятиканальной базовой станцией может обеспечивать обслуживание трафика объемом, значительно больше на один канал, чем обычная система радиосвязи;
обслуживание транкинговой системой более надежно, так как краткосрочная потеря канала, вызванная помехами или другими причинами, скажется только на качестве обслуживания, но не приведет к общей потери связи;
динамическое распределение каналов требует информации относительно местоположения, статуса, безопасности и работы служащих, поль-
зующихся передвижными станциями;
большие возможности по конфигурированию, что позволяет ввести ііочти неограниченное число пользователей. Зона покрытия позволяет обеспечивать связь как с одиночной базовой станцией, так и в пределах сети связи регионального масштаба.
сопряжение с телефонной сетью — пользователи транкннтовой радиосистемы имеют возможность связываться с абонентами телефонной сети и наоборот;
экстренные и циркулярные вызовы — режим, позволяющий в чрезвычайных случаях оперативно оповещать всех членов группы или всей системы;
предотвращение несанкционированного доступа в систему радиосвязи — только действительные абоненты могут входить в транкинговую систему. Все похищенные или утерянные абонентские радиостанции отключаются дистанционно «по радио»;
сигнализация о выходе из зоны действия системы;
передача кодовых сообщений (поддержка режима пейджинга);
приоритетность пользователей — каждому абоненту может быть предоставлен определенный уровень допуска в системе;
фиксация всех имевших место сеансов радиосвязи с целью их учета при составлении абонентской платы.
Таким образом, транкинговые системы представляют собой системы распределения информации, наделенные значительными интеллектуальными способностями, которые определяются наличием мощных вычислительных и коммуникационных средств контроллеров различного уровня и программным обеспечением систем управления.
Методика оценки характеристик транкинговых систем требует использования сложных моделей систем массового обслуживания, учитывающих структуру сети, связанность трафика с обслуживаемым техноло-
гическим процессом, наличие коммутации каналов и возможности управления трафиком.
Актуальность решения задачи разработки научно обоснованных методов оценки пропускной способности транкинговых систем радиосвязи подчеркивается их широким внедрением в различных отраслях человеческой деятельности и тем фактом, что частотные ресурсы страны являются стратегическими и требуется их рациональное использование.
Целью диссертационной работы является разработка научно обоснованных методов оценки пропускной способности и помехоустойчивости транкинговых систем радиосвязи, а также разработка рекомендаций по их эффективному использованию в народном хозяйстве и частном бизнесе.
В соответствии с этим, поставлены следующие основные задачи даблхы;
1. Анализ условий работы, вариантов построения технологической радиосвязи, сравнительный анализ тактико-технических данных транкинговых систем радиосвязи, выбор оптимального стандарта и типа аппаратуры, осуществленный в соответствии с предложенными системными критериями; 2- Разработка статистических моделей сигналов в канале передачи информации транкинговых систем радиосвязи, а также характеристик сигналов и помех возникающих в тракте управления, в том числе помех вызванных многолучевым распространением радиоволн необходимых для теоретической оценки качества передачи информации по транкинговым системам радиосвязи; 3. Оценка помехоустойчивости сигналов в информационном канале и канале управления транкишовых систем с учетом статистических характеристик аддитивных и мультипликативных помех;
-
Оценка влияния реального вида распределения длительности занятия радио канала на характеристики пропускной способности транкинговой системы радиосвязи при заданном качестве обслуживания;
-
Построение математических моделей и соответствующих алгоритмов имитационного моделирования систем массового обслуживании с очередями учитывающая особенности функционирования тралкинговых систем радиосвязи стандарта МРТ1327 и возможности управления трафиком;
-
Разработка алгоритма работы и устройств сопряжения транкинговых систем радиосвязи всех типов стандарта МРТ 1327 и SMARTRUNK II с ведомственными телефонными сетями в режиме входящей и исходящей связи.
-
Разработка реализационных основ и результаты внедрения технологической транкинговой радиосвязи.
Методы исследования. Теоретические исследования выполнены с использованием методов теории вероятностей случайных процессов, математической статистики, статистической радиотехники, математического моделирования. Экспериментальные исследования выполнены методами физического моделирования в реальных эксплуатационных условиях.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что в ней впервые:
осуществлен статистический анализ сигналов и получены математические модели сигналов и помех в информационном тракте'и тракте управления транкинговых систем стандарта МРТ1327, адекватные реальным физическим явлениям;
разработаны системные критерии и даны оценки показателей эффективности транкинговых радиотехнических систем, позволяющие оптимизиро-
вать выбор стандарта и типа аппаратуры применительно к технологической радиосвязи железнодорожного транспорта;
впервые получены оценки влияния реального вида распределения дли
тельности занятия радио канала на характеристики пропускной способно
сти транкинговых систем радиосвязи при заданном качестве обслужива
ния;
построены математические модели и разработаны алгоритмы имитаци
онного моделирования систем массового обслуживания с очередями учи
тывающие особенности функционирования транкинговых систем радио
связи стандарта МРТ1327 с различными процедурами управления трафи
ком;
Практическая ценность заключается в следующем:
Разработаны алгоритмы работы и практически реализованы устройства сопряжения транкинговых систем радиосвязи всех типов стандарта МРТ1327 и SMARTRUNK II с ведомственными телефонными сетями в режиме входящей и исходящей связи.
Разработанные методики оценки качества радиосвязи с использованием транкинговых систем реализованы при развертывании ряда зон технологической транкинговой радиосвязи.
На чашнгу выносятся;
результаты статистического анализа помеховой обстановки и математические модели сигналов и помех в информационном тракте и тракте управления транкинговых систем стандарта МРТ1327;
системные критерии и оценки показателей эффективности транкинговых радиотехнических систем, позволяющие оптимизировать выбор стандарта и типа аппаратуры применительно к технологической радиосвязи железнодорожного транспорта;
оценки влияния реального вида распределения длительности занятия радио канала на характеристики пропускной способности транкинговых систем радиосвязи при заданном качестве обслуживания;
математические модели и алгоритмы имитационного моделирования систем массового обслуживания с очередями учитывающие особенности функционирования транкинговых систем радиосвязи стандарта МРТ1327 с различными процедурами управления трафиком (динамическое управление очередью, резервирование канальных ресурсов);
алгоритмы работы и практически реализованные устройства сопряжения аналоговых транкинговых систем радиосвязи всех типов стандарта МРТ 1327 и SMARTRUNK II с ведомственными телефонными сетями в режиме входящей и исходящей связи.
методики оценки качества радиосвязи с использованием транкинговых систем реализованные при развертывании ряда зон технологической транкинговой радиосвязи.
Внедрение результатов работы.
Диссертационная работа выполнялась в рамках «Концепции использования в России транкинговых систем при организации сетей связи» принятых постановлением Коллегии Минсвязи РФ №6-3 от 21.03.94;
«Основных положений по организации сетей транкинговой и пейджнн-говой радиосвязи МПС» принятых МПС 31.01.97',
«Концепции создания цифровой связи МПС России. Раздел 2» принятой МПС 28.06к>1997 г.
Результаты диссертационной работы использованы при создании транкинговых систем связи на Московской железной дороге, что подтверждается соответствующими актами о внедрении. Результаты исследований нспольэораны в курсе « Радиотехнические системы » Государственной
академии сферы быта и услуг (ГАСБУ), что подтверждается соответствующими актами о внедрении.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на Межвузовской научно - технической конференции «Проблемы по
вышения качества и эффективности в сфере сервиса» (Москва, 1997 г.);
на Межвузовской научно - технической конференции «Техника и
технология сервиса» (Москва, 1997 г.);
на совместном заседании кафедр ГАСБУ «Компьютерный сервис» и
«Радиотехника и радиотехнические системы и устройства» (Москва,
1998г.)
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.
Структура и об:ье)и работы, Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения и списка литературы, включающего 97 наименований. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, содержит 68 рисунков и 9 таблиц. В двух приложениях, объемом 18 страниц, содержатся.
