Введение к работе
Актуальность. В настоящее время наблюдается быстрый рост количества беспроводных сетей различного типа и назначения, которые вытесняют традиционные кабельные и проводные. Быстрота развертывания и гибкость настройки обеспечивают им конкурентные преимущества. Однако, наличие большого количества таких сетей, работающих поблизости друг от друга и использующих общий частотный диапазон, требует тщательного подхода к управлению их энергетическими ресурсами: мощностью, а также типом излучающей системы. Регулируя уровень излучения и оптимальным образом направляя потоки информации удается обеспечить требуемое качество передачи данных и решить проблему электромагнитной совместимости, означающую в данном случае способность различных компонентов разных сетей одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации, не создавая помех друг другу.
Особенно остро эта проблема стоит в регионах с неоднородным характером рельефа местности, климатом и другими факторами, от которых зависит качество передачи информации. Как правило, при управлении параметрами беспроводных сетей климатический фактор если и принимается во внимание, то достаточно приближенно, а географические условия учитываются, лишь путем использования информации о рельефе местности. Вместе с тем, эти факторы имеют первостепенное значение для сетей, работающих, например, в тропических условиях с ярко выраженными засушливым и дождливым периодами, а также в сильно пересеченной и горной местности. Таким образом, решаемые в данной работе задачи повышения эффективности управления процессами передачи информации в беспроводных сетях связи при их работе в неоднородных географических и климатических условиях являются весьма актуальными.
Объект и предмет исследований. Объектом исследований являются системы управления ресурсами беспроводных сетей, работающих в неоднородных географических и климатических условиях.
Предметом исследования являются алгоритмы, позволяющие оптимизировать процессы передачи информации в таких сетях, обеспечивая оптимальное их размещение и функционирование.
Цель и задачи работы. Целью данной работы является повышение эффективности работы беспроводных сетей в неоднородных географических и климатических условиях и выработка алгоритмов оптимального управления их ресурсами в таких условиях.
В процессе выполнения работы были поставлены и решены следующие задачи:
-
проведен анализ влияния неоднородных географических и климатических параметров на эффективность управления процессами передачи данных в беспроводных сетях;
-
исследованы особенности работы беспроводных сетей в регионах с резко выраженными дождливыми и засушливыми периодами и выработаны алгоритмы управления излучаемой мощностью, позволяющие снизить потери энергии при переходе от одного периода к другому;
-
разработаны алгоритмы управления энергетическими ресурсами сетей, оптимизирующие процессы передачи информации в беспроводных сетях, функционирующих в сильно пересеченной и гористой местности;
-
построены алгоритмы адаптации диаграммообразующих систем антенн приемопередатчиков, улучшающие эффективность передачи информации в неоднородных географических и климатических условиях.
Научная новизна работы состоит в:
-
модификации известных методов управления процессами передачи информации в беспроводных сетях, функционирующих в регионах с резко различающимися между собой засушливым и дождливым периодами, что позволяет в период засухи обеспечивать требуемое качество связи при более низких значениях излучаемой мощности (до 3 дБ на км трассы);
-
построении алгоритмов управления излучаемой мощностью, более точно учитывающих влияние интерференционных замираний на надежность передачи информации в регионах с сильно пересеченным и гористым рельефом местности;
-
разработке адаптивных методов управления диаграммообразующими системами излучателей беспроводных сетей,
повышающих эффективность их функционирования в неоднородных географических условиях.
На защиту выносятся положения:
-
двухступенчатый метод регулирования мощности в регионах, где сезон дождей сменяется засушливым периодом;
-
принципы управления энергоресурсами беспроводных сетей в неоднородных географических и климатических условиях;
-
методы адаптации диаграммообразующих систем излучателей беспроводных сетей к неоднородным географическим условиям.
Практическая значимость заключается в выработке методик, алгоритмов управления энергоресурсами и рекомендаций по оптимизации беспроводных сетей в неоднородных географических условиях.
Внедрение результатов.
-
Разработанные алгоритмы реализованы в системе автоматизированного проектирования и управления беспроводных сетей RPS-2, что подтверждено соответствующим актом о внедрении.
-
Основные положения и методические разработки используются в учебном процессе при проведении практических занятий и лабораторных работ по курсам «Теория электрической связи», «Радиотехнические цепи и сигналы» НИУ МИЭТ, что подтверждается соответствующим актом о внедрении.
Апробация. Положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Ш-ей Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Актуальные проблемы информатизации в науке, образовании и экономике», международной научно-практической конференции ITEDS'2010 «Информационные технологии, электронные приборы и системы», международной научной школе МИУС2010 «Микроэлектронные информационно-управляющие системы и комплексы», IX научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии NATIONAL INSTRUMENTS».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 13 работ. Из них 3 работы - в журналах из перечня ведущих периодических изданий ВАК («Известия вузов. Электроника», «Естественные и технические науки»), 8 тезисов докладов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, 3 приложений и списка литературы. Работа изложена на 124 страницах текста, включая 19 страниц приложений, список литературы включает 43 источников.
