Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗМІСТ

ПЕРЕЛІК ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ

ВСТУП

1. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ БЕЗПРОВОДОВОГО ДОСТУПУ

1.1 Шляхи підвищення ефективності використання спектру та впровадження нових безпровідних технологій

1.2Аналіз перспективних методів підвищення ефективності систем безпроводового доступу

1.2.1 Когнітивні радіосистеми

1.2.2 Підвищення продуктивності LTE мереж за рахунок використання когнітивних mesh мереж технології Wi-Fi.

Висновки за розділом

2. РОЗРОБКА АРХІТЕКТУРИ КОГНІТИВНОЇ WI - FI MESH МЕРЕЖІ

2.1 Технологія Mesh-мереж

2.2 Архітектура Mesh-мережі

2.3 Інтелектуальність та самоорганізація

2.4 Принцип маршрутизації Mesh.

2.5 Математична модель структурної самоорганізації mesh- мережі стандарту IEEE 802.11

2.6 Розробка моделі інтеграції Wi-Fi mesh мережі в системи мобільного зв'язку четвертого покоління.

Висновок за розділом

3. ПІДВИЩЕННЯ ЯКОСТІ ОБСЛУГОВУВАННЯ MESH МЕРЕЖ СТАНДАРТУ IEEE 802.11

3.1 Алгоритм маршрутизації

3.2 QoS Вибір маршруту

3.3 Підвищення QoS задопомогою МССА

3.3.1 Опис МССА і його обмеження

3.3.2 Використання МССА для надання QoS

3.4 Механізми захисту резервувань

3.4.1 Механізм багатокрокового резервування

3.4.2 Процедура встановлення багатокрокового резервування

3.4.3 Процедура відновлення багатокрокового резервування

3.4.4 Процедура видалення багатокрокового резервування

Висновок за розділом 3

4. ІМІТАЦІЙНЕ МОДЕЛЮВАННЯ

4.1 Імітаційне моделювання систем безпровідного доступу на основі технології когнітивного радіо

4.1.1 Моделювання мережі

4.1.2 Результати моделювання

4.2 Імітаційне моделювання систем безпровідного доступу на основі технології когнітивного радіо

4.2 Перевірка мережі когнітивного радіо

Висновки до розділу

ПЕРЕЛІК ПОЗНАЧЕНЬ ТА СКОРОЧЕНЬ

CR Cognitive Radio, когнітивне радіо

CRAHN Cognitive Radio Ad Hoc Networks, когнітивні радіосистеми з епізодичною змінною топологією

CRCN Cognitive Radio Cognitive Network

FCC Federal Communication Commission, Федеральна комісія зв'язку США

IEEE The Institute of Electrical and Electronics Engineers, інститут інженерів з електротехніки та радіоелектроніки

ITU International Telecommunication Union, міжнародний союз електрозв'язку

LAN Local Area Network, локальна мережа

LMS Least mean squares, методнайменшихквадратів

LTE Long Term Evolution

QAM Quadrature Amplitude Modulation, квадратурна амплітудна модуляція

QoS Quality of Service, якість та клас послуг передачі даних

QPSK QuadraturePhaseShiftKeying, квадратурна фазова маніпуляція

ROC ReceiverOperatingCharacteristic, приймачопераційниххарактеристик

SDC Soft DecisionCombining,комбінування м'якихрішень

SISO Soft Input - Soft Output, алгоритмкодування «м'якийвхід»« м'якийвихід»

SNR Signal-to-Noise Ratio,співвідношеннясигнал/шум

Wi- Fi Wireless Fidelity, сімейство стандартів безпровідного зв'язку IEEE 802.11

WIMAX Worldwide Interoperability for Microware Access, сімейство стандартів безпровідного зв'язку IEEE 802. 16

КР Когнітивне радіо



ВСТУП

Стрімкий розвиток безпровідних систем, таких як: системи стільникового та супутникового радіозв'язку, системи LTE, безпровідні технології Wi-Fi і WiMAX, виявило серйозну проблему. Практично весь частотний діапазон до теперішнього часу розподілений і ліцензований, проте використовується недостатньо ефективно. У результаті, впровадження та використання нових сервісів, для роботи яких необхідна наявність вільних частотних діапазонів, стає важким, а в деяких випадках зовсім неможливим.Виходячи з цього, можна стверджувати, що в наш час підвищення систем безпровідного доступу на основі технології когнітивного радіо є актуальним і перспективним[1].

На сучасному етапі проектування телекомунікаційних мереж основним завданням є забезпечення доступу користувачів до мережі й послуг у будь-який час та будь-якому місці. При цьому послуга голосового зв'язку перестає бути єдиною і буде надаватися вже в найближчому майбутньому, як правило, у складі пакета високошвидкісних мультимедійних послуг передачі даних. Експерти називають у числі найбільш імовірних лідерів популярності такі послуги, як інтерактивне телебачення, відео зв'язок, інтеграція голосу з платними web-ресурсами й контекстною рекламою, послуги з визначенням місця розташування, дистанційне навчання й мобільна комерція, послуги, пов'язані з індикацією присутності (Presence) і спілкуванням усередині соціальних мереж і співтовариств (Сommunities).

На сьогоднішній день сотова телефонія продемонструвала величезну затребуваність ринку мобільних абонентів до передачі голосових і інформаційних даних із швидкостями від декількох сотень кілобит до декількох мегабит у секунду. Створювані інформаційні системи являють собою (у більшому або меншому ступені) частину інформаційної мережі, що забезпечує абонентів глобальним роумінгом. Рішення цього завдання зв'язують із впровадженням нових (3G, WiMAX, LTE, CR) і вдосконаленням уже існуючих технологій безпровідної передачі даних(Wi Fi).

Поєднання технологій (LTE,CR,Mesh,Wi-Fi) відкриває нові можливості як перед операторами, так і перед користувачами. Для кінцевих користувачів це вперш мультисервісність. Забезпечення мультисервісності припускає організацію для клієнта повного спектра IP-послуг, включаючи доступ в Інтернет, VoIP, видеоконференц-зв'язок і т.д. Стандарт CR дозволяє розширити функційованість за рахунок обслуговування потокових мультимедіа даних і надання гарантованої якості послуг QoS. Механізм заснований на приоритезації трафика й припускає організацію контролю смуги пропущення по групах користувачів і типам трафика (голос, відео й т.д.). Практична реалізація дозволяє організовувати не тільки голосові, але й відеосесії для користувачів, украй вимогливих до безпеки й надійності з'єднання (служби безпеки). Для оператора це великі зони покриття, легка масштабованість та самоорганізація мережі.

В даний час приділяється багато уваги збільшенню ефективності використання радіоспектру. Впровадження технологій радіозв'язку з використання механізмів інтелектуального управління (когнітивне радіо) представляє собою перспективний підхід для забезпечення більш ефективного використання радіочастотного спектру за рахунок динамічного та гнучкого управління ним, тобто використання адаптивних механізмів формування параметрів радіо інтерфейсу. Тому доцільно використовувати принципи когнітивного радіо для підвищення систем безпровідного доступу.

Таким чином важливо розглянути питання підвищення якості обслуговування поєднаних Wi-Fi та LTE мереж на основі технологій когнітивного радіо, так як постійно зростають вимоги до надання послуг.

Для досягнення поставленої мети розглянуті питання:

– Аналіз методів підвищення ефективності систем безпровідного доступу ;

– Обгрунтувати методику поєднання технологій Mesh Wi - Fi з когнітивним радіо.

– Обґрунтування використання когнітивних Wi Fi mesh мереж для розвантаження мобільного трафіку в системах мобільного зв'язку .

– Аналіз моделі інтеграції системи Wi - Fi в пакетне ядро систем мобільного зв'язку.

– Розробка імітаційної моделі мережі, яка оцінює пропускну спроможність станцій абонентів у безпровідній мережі стандарту IEEE 802.11 на основі технології когнітивного радіо.

– Розробити методи підвищення якості обслуговування когнітивних Mesh Wi-Fi.



1. АНАЛІЗ МЕТОДІВ ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ СИСТЕМ БЕЗПРОВОДОВОГО ДОСТУПУ

1.1 Шляхи підвищення ефективності використання спектру та впровадження нових безпровідних технологій

Сьогодні у світі існує гострий дефіцит спектру в діапазоні частот до 3 ГГц, що призводить до необхідності прийняття низкою національних адміністрацій додаткових жорстких заходів щодо підвищення ефективності використання спектра. Так, у США з 1997 р заборонені нові розробки РРЛ, якщо їх спектральна ефективність нижче 6 Гц / біт. Аналогічні заходи зроблені в Західній Європі. У Росії такі роботи ведуться в рамках комплексної програми «Спектр-2000». Збільшення ефективності спектру може бути здійснено, впершу чергу, за рахунок удосконалення прийомопередаючої апаратури, застосування нових спектрально-ефективних технологій абонентського радіодоступу, методів модуляції і перешкодозахисного кодування. Великі надії покладаються на перспективні технології рознесення, інтелектуально - стежучі антени і методи просторової селекції перешкод.

Інший напрям робіт пов'язано з підвищенням ефективності використання каналів за рахунок оптимальної обробки потоків даних, переданих як від асиметричних, так і від інтерактивних джерел інформації. Значні резерви по пропускній здатності можуть бути реалізовані за рахунок більш ефективних методів стиснення мультимедійної інформації, а також гнучкого управління радіоресурсу з метою зниження втрат пропускної здатності при передачі потоків даних з різною якістю обслуговування (QoS).

Важлива роль надається організаційно-технічним заходам щодо підвищення ефективності використання спектра. Так, спільне використання декількома операторами одних і тих же частотних смуг може призвести до більш високого завантаження з'єднувальних ліній та зниження втрат у захисних смугах.

Одним з проблемних є питання про спільне використання загальних смуг частот наземними і супутниковими мережами. Наявність суттєвої різниці в рівнях прийнятих і випромінюваних сигналів в мобільних терміналах, особливо при роботі всередині приміщень, не дозволяє поки що знайти прийнятне рішення, що і зумовило виділення для наземних і супутникових систем різних ділянок спектра.

У дослідницьких комісіях ITU опрацьовується питання про створення спектрально-ефективної системи радіодоступу, при якій мобільному абонентові надається можливість доступу одночасно до всіх або декільком операторам, що працюють в одному і тому ж географічному регіоні. У цьому випадку не оператори, а абоненти будуть розділяти загальний частотний ресурс.

В умовах гострого дефіциту спектру велика роль надається конверсії спектру, як одному з найбільш раціональних шляхів перерозподілу спектра у вже освоєних діапазонах частот. Інший радикальний шлях - це так званий «фармінг» частотного спектру, тобто перенесення традиційних систем бездротового зв'язку, наприклад, мереж широкосмугової передачі даних на стаціонарні лінії зв'язку.

Якщо такими бурхливими темпами піде і далі розвиток рухомого зв'язку, то не виключено, що в майбутньому у мобільного зв'язку виникне потреба «поглинути» і найбільш «привабливі» радіочастотні діапазони, відтіснивши традиційне ТБ на кабельне та супутникове телемовлення. Однак, якщо це і станеться, то тільки в далекому майбутньому.

За останні десятиліття безпровідні технології та безпровідні пристрої одержали широке поширення, що різко збільшило попит на спектр. Теперішні рішення в області доступу до спектру призвели до того, що кількість вільного спектру не задовольняє попиту на нього, тобто - до появи дефіциту спектру. У нинішніх безпровідних мережах домінує командно-адміністративний підхід до управління використанням спектру, де фіксовані ділянки спектру ліцензовані для кожної окремої безпровідної послуги або технології. Величезний успіх і зростання безпровідних додатків, що працюють в неліцензованих смугах, призвели до переповненості цих смуг. Тим часом, дослідження показали, що ліцензований спектр недостатньо використовується.

Дослідження, проведені різними організаціями, такими як FCC показали, що доступний спектр є, оскільки більшість виділених діапазонів недовикористовується.

Вкористання спектру становить 6,5% (0,8%), у той час як 78% (97%) спектру не використовується, або мало використовується вприміських (сільських) районах. У нещодавно завершених дослідженнях на замовлення Національного наукового фонду США, що стосуються використання виділених ділянок спектру, дослідники з Канзаського університету виявили, що середня зайнятість спектру по США - 5,2% (радіочастотний спектр нижче 3 ГГц, в будь-який момент часу), а максимальна - 13,2% у Нью-Йорку. Навіть у густонаселених районах, таких як Вашингтон, округ Колумбія, де державне та комерційне використання спектру інтенсивніше, менше 35% радіочастотного спектру нижче 3 ГГц виявилася використовуваним [2].

Таким чином, хоча різке збільшення попиту на спектр сприяло усвідомленню його недостатності, реальність така, що спектр в достатку, але неефективно використовується. Це неефективне використання обмеженого радіочастотного спектру, а також різке збільшення попиту на доступ до спектру для послуг мобільного зв'язку, були рушійною силою на шляху до нової парадигми управління використанням спектру.

Інтенсивне використання спектру часто має місце в неліцензованих смугах (Wi-Fi і WiMAX), в той час як ліцензовані смуги часто відчувають низький (наприклад, ТБ смуги) або середній (наприклад, деякі смуги стільникового зв'язку) рівень використання. Ці вражаючі результати в поєднанні з недавніми досягненнями в області радіотехнологій змусили багато організацій з регулювання спектру переглянути традиційний спосіб управління використанням спектру.

Це було викликано не тільки тим, що використання спектру є дуже низьким в деяких ліцензованих смугах, але також, нестачею радіоресурсу, що перешкоджає розвитку багатьох безпровідних додатків, включаючи широкосмуговий доступ в Інтернет (не тільки в міських та приміських районах, але особливо в сільських або віддалених районах), громадської безпеки, охорони здоров'я, бізнесу та відпочинку.

Розвиток телекомунікаційних систем призводить до постійного ускладнення методів регулювання використання обмеженого частотного ресурсу. Перешкоди від одночасно використовуваних в одному частотному діапазоні радіопередавачів призводять до значних спотворень в переданої інформації і можуть значно ускладнювати роботу телекомунікаційних систем різного призначення. Одним з можливих шляхів вирішення зазначеної проблеми є перехід до систем когнітивного радіо.

Підхід до побудови інтелектуальних радіосистем, що отримав назву когнітивне радіо, є передовою технологією, що дозволяє забезпечити раціональне використання радіочастотного спектра. Довідмітних особливостей когнітивного радіо слід віднести те, що ці радіосистеми здатні отримувати і передавати сигнал на адаптивно змінюваних радіочастотах, а також змінюючи вид модуляції, тип кодування та інші параметри системи.

Дослідження в області когнітивного радіо лежать на стику радіотехніки і систем штучного інтелекту. Використовувана в системах когнітивного радіо обчислювальна система повинна накопичувати інформацію про навколишнє середовище і на основі наявної інформації виробити різні стратегії використання телекомунікаційної системи. При цьому в ході навчання система когнітивного радіо повинна враховувати особливості використовуваних смуг частот і допустимі режими використання наявної апаратури.



1.2 Аналіз перспективних методів підвищення ефективності систем безпроводового доступу

Виходячи з передумов, наведених вище, необхідно виділити ті перспективні методи, на принципах яких доцільно можливо підвищити ефективність системи безпроводового доступу.

1.2.1 Когнітивні радіосистеми

1) Поняття та визначення когнітивних радіосистем

Ідея когнітивного радіо вперше була викладена у статті Джозефа Мітоли і Джеральда К. Магуейра в 1999 році. В даний час частина дослідників відносить КР до інтелектуальних систем, а частина виділяє їх в окремий клас систем і поміщає їх між системами програмно-реконфігуруємого радіо та інтелектуальними радіосистемами.

Когнітивна радіосистема - радіосистема із самоорганізацією з динамічним доступом до радіочастотного спектру, яка здатна пізнавати своє експлуатаційне і географічне середовище, адаптувати до нього свої функціональні параметри і протоколи та/або змінювати своє експлуатаційне середовище за рахунок накопичених у процесі функціонування знань та набутих навичок, з урахуванням встановлених регуляторних політик і свого функціонального стану [3].

Особливістю когнітивного радіо є здатність одержувати і передавати сигнали на різних частотах. Використання подібних систем передбачає підвищення функціональності окремих кінцевих пристроїв і їх конвергенцію - для прийому сигналів телебачення, мобільного зв'язку та радіо буде вимагатися тільки один пристрій [4].

2) Динамічний доступ до спектру

Когнітивне радіо засноване на концепції динамічного доступу до спектру, ДДС (dynamic spectrum access, DSA) який дозволяє істотно підвищити ефективність використання спектру. Згідно ДДС, вторинним користувачам (незакріпленим за даними частотним діапазоном) надається можливість використовувати діапазони первинних користувачів (закріплених за даними діапазоном) на час, поки цей діапазон не використовується первинним користувачем.

Оскільки велика частина спектру вже призначена, найбільш важливим завданням є спільне використання ліцензованих смуг спектру, не заважає передачі інших ліцензованих користувачів. КР дозволяє використовувати тимчасово вільні ділянки спектру, які отримали назву спектральні «дири» чи прогалини в спектрі, як показано на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 - Концепція спектральних «дир»

Якщо ця смуга в подальшому використовуються ліцензованим користувачем, КР-користувач переміщається в інший порожній проміжок спектру або залишається в тій же смузі, змінюючи потужність передачі або схему модуляції, щоб уникнути перешкод [5].

3) Функції та характеристики когнітивного радіо

Відповідно до частини, що стосується доступу до радіочастотного ресурсу, КРС послідовно виконує такі функції:

– Оцінювання шумової температури радіосередовіща з метою виявлення невикористаних у даний момент ділянок спектру,

– Аналіз параметрів радіоканалу, оцінка канальної інформації, прогнозування стану радіоканалу (Spectrum Sensing);

– Автономне настроювання на вільну частоту у разі, якщо виявлені вільні ділянки спектру (Spectrum Decision);

– Координація процесу використання спектру з іншими радіосистемами на програмно-технічному рівні, з метою недопущення завадових ситуацій, тобто контроль випромінюваної потужності і динамічне управління спектром (Spectrum Sharing) [2];

4) Структурна схема РЕЗ

Радіоелектронні засоби когнітивної радіомережі для виконання цих функцій повинні мати в своєму складі:

– елемент, який забезпечує формування / обробку радіосигналів (радіоплатформу);

– елемент, який здійснює спостереження за радіочастотним спектром (моніторинг спектру);

– елемент, який здійснює аналіз результатів спостережень і навчання системи (когнітивний або інтелектуальний модуль);

– елемент, який забезпечує нормативну керованість системи (відповідно до встановлених цілей, правил та методів управління спектром),

– елемент, який накопичує знання та отримані дані (база даних).

Структурна схема РЕЗ КР, яка виконує дані функції, наведена на Рисунку 1.2 [2].



Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.2 - Структурна схема РЕЗ КР.

5) Цикл пізнання КР

З метою структурно-логічного опису принципів функціонування системи КР використовується поняття циклів пізнання. Такий цикл може бути представлений у вигляді кібернетичної моделі OODA (Observe - спостерігай, Orient - орієнтуйся, Decide - вирішуй, Act - дій)

Зазначена модель передбачає багаторазове повторення петлі дій, яка сформована чотирма послідовними взаємодіючими процесами: спостереженням, орієнтацією, рішенням, керуючим впливом. Фактично має місце розвиток ситуації по спіралі і на кожному етапі цієї спіралі здійснюється взаємодія з експлуатаційним середовищем [4].

6) Класифікація КРС

Класифікацію когнітивних радіосистем[2] можна провести за наступними критеріями:

– За використовуваними методами пізнання;

– За функціональним параметрам;

– За типом основних каналів управління (обміну інформацією);

– За рівнем використання технологій штучного інтелекту.

За методами пізнання експлуатаційної середовища системи КР діляться на дві категорії:

– Системи КР з пасивним пізнанням експлуатаційної середовища;

– Системи КР з активним пізнанням експлуатаційної середовища.

7) Архітектура КРС

Відповідно до мережевої архітектурою КР мережі можуть бути класифікованими як ті, що мають чітку структуру (infrastructure-based CR) і ad hoc мережі (CRAHN). Перші мають центральний елемент мережі, наприклад базові станції в стільниковій мережі або точки доступу в безпровідних локальних мережах (LAN). З іншого боку, CRAHN не має магістральної інфраструктури.

У мережі КР з чіткою структурою спостереження та аналіз, проведені кожним користувачем КР, відправляються до базової станції, і вона може приймати рішення про те, як уникнути втручання в основну мережу. Навпаки, в CRAHN, кожен користувач повинен підтримувати всю функціональність КР і нести відповідальність за свої дії, засновані на місцевих спостереженнях.

Бо користувач КР не може передбачити вплив своїх дій на всю мережу своїми місцевими спостереженнями, схеми співробітництва мають велике значення, де можна обмінюватися інформацією про спостереженнях між пристроями і таким чином поширити отримані знання по мережі [4].

8) Технологія спільного використання спектра

Точне знання про трафік в різних первинних каналах зробило б легким використання загального спектру. Тоді можливо запланувати використання спектру, включаючи маршрутизацію і частотні перемикання, без взаємних перешкод. Пропускна здатність могла бути максимізована, і управління було б надзвичайно стійким.

Основні кроки поділу спектру:

- Розуміння. Для здійснення передачі, вузол CR повинен знати, як використовується навколишній спектр. Він формує шаблон використання спектра поширині смуги, яка становить інтерес, використовуючи двоетапний метод зчитування, комбінує енергію і виявлення ознак.

- Вибір каналу. Спочатку випадковим чином проводиться вибір трьох експлуатаційних діапазонів: каналу управління, резервного каналу, і каналу даних. Когнітивне радіо вивчатиме тимчасові характеристики каналів за певний час, і буде використовувати цю інформацію для вибору каналів.

- Встановлення зв'язку між приймачем і передавачем. Передавач посилає запит по каналу управління на намічений приймач, з яким він буде зв'язуватися. Запит включає можливі канали для зв'язку. Приймач обирає канал, який доступний для нього, і реагує (відповідає) повідомленням, яке включає вибраний діапазон.

- Передача даних по договірному каналу.У багатокористувацької мережі CR роль каналу управління важлива. Він використовується, щоб скоординувати вузли в різних діапазонах частот, про зміни інформації у спектральні вимірах у спільній системі контролю (вимірювання), керувати одночасними періодами затишшя і вимірювань, проведення "переговорів " щодо спектра, і так далі. Через важливість цього каналу і природи комунікацій по каналах, придатності яких змінюється протягом довгого часу, це - гарна ідея вибрати кращий канал керування для когнітивної мережі серед доступних.

Враховуючи, що первинні користувачі можуть з'явитися в будь-який час, в резервний канал управління для того, щоб зробити управління надзвичайно стійким. резервний канал повинен бути другим кращим каналом. Найкраще - канал з низьким рівнем перешкод з детермінованим трафіком, або, якщо такі не доступні, стохастичним з найбільш довгим прогнозованим часом доступності. Коли первинний користувач з'являється в контрольованому діапазоні, управління негайно змінюється на резервний канал, і вибирається новий резервний канал. Інші доступні канали можуть використовуватися для передачі данних. Наприклад, діапазони F1 і F2 на рисунку 1.5 є хорошими кандидатами на управління через передбачуваного детермінованого шаблону. Коли жоден з них не доступний, діапазон, F5, представляється найбільш підходящим, так як він пропонує більше часу доступності, ніж інші діапазони.

Рисунок 1.5 - Приклади шаблонів трафіку різних каналів. Незаповнені простори описують моменти часу без трафіку.

Коли канал управління є стійким, координація багатокористувацьких дій без втручання первинних користувачів набагато легше. Це також допомагає обслуговувати потоки даних між різними користувачами, які повинні часто змінювати свої робочі частоти через появу первинних користувачів в діапазоні. Крім того, гарне управління допомагає уникнути колізій у власній мережі.

Прогнозування часу доступності допомагає вибрати найкращі канали для використання. Крім того, минула тимчасова інформація дає цінні знання процесу розуміння (контролю, зчитування). Система CR може залишити деякі канали після деякого часу дослідження, якщо їй здасться, що діапазон використовується майже весь час. Не розумно витратчуватидаремно ресурси на ті діапазои, які не можуть запропонувати можливості зв'язку. Ефективність використання енергії краще, якщо система концентрується лише на каналах, як їй здається, є потенційними.

9) Регулювання потужності передавача

Радіохвилі поширюються у всіх напрямках від всенаправленної антени передавача. Крім того, в тракті передавача можуть бути перешкоди, що обумовлюють загасання сигналу. Сумарне загасання включає середні, названі втрати на трасі, і випадкові зміни, названі затіненням. Типова модель затінення логарифмічна. Ефекти втрат на трасі і затінення сигналу є мультиплікативними як представлено на рисунку 1.6. Завмирання є наслідком багатопроменевого розповсюдження. У мобільних бездротових системах потужність отриманого сигналу значно змінюється навіть кожну половину довжини хвилі несучої особливо, коли немає прямої видимості між передавачем і приймачем.

Це явище називають багатопроменевим завмиранням, і воно дуже погіршує роботу системи. Сигнал також підданий дії адитивного шуму та інтерференції.

Рисунок 1.6 - Деякі складові каналу

Якщо вторинні користувачі знають місце розташування один одного в мережі, втрати на трасі між вузлами можуть бути обчислені на підставі інформації про місцезнаходження.Потужність передавача зазвичай регулюється на підставі миттєвого стану каналу. З точки зору алгоритму регулювання потужності втрати на трасі розглядають як фактор зменшення.Ефект завмирань є також мультиплікативним.

Регулювання потужності передавача у тимчасових бездротових мережах (adhocnetwork) гарантує передачу даних у мінімальному рівні потужності, що підтримується в каналі, і пристосовується до змін у навколишньому середовищі передачі. Рівень потужності передавача поряд з загасанням в каналі визначає якість отриманого сигналу, діапазон передачі і рівень внутрішньосистемних завад, якими він впливає на інші приймачі в мережі. Перша властивість впливає на фізичний рівень, інші зачіпають маршрутизацію і мережевий рівень.Таким чином, регулювання потужності передавача грає ключову роль в проекті перехресних рівнів, і особливо важливо при обмеженнях енергії, так як енергія через весь протокольний стек повинна бути мінімізована.

Завдання регулювання потужності: у багатокористувацької навколишньої середі когнітивного радіо два важких обмеження зачіпають регулювання потужності передавача: Інтерференційне температурне обмеження і обмежена кількість вільного спектру. Через інтерференції когнітивне радіо повинно пристосувати свої рівні потужності згідно з їх близькості до первинного приймача . Ефекти завмирань можуть бути компенсовані за допомогою високої чутливості. Мета регулювання потужності передавача вторинного користувача полягає в тому, щоб максимізувати ємність мережі, беручи до уваги ефективність використання енергії. Однак, мета може бути різною в різних ситуаціях.

Зворотний контроль -гарний вибір для когнітивної радіомережі. Зворотне регулювання потужності розподіляє більш низькі рівні потужності передачі для гарної реалізації каналу і вищі рівні потужності для глибоких завмирань. При використанні мінімальної кількості переданої потужності необхідно виконання приписаних вимог, коли когнітивне радіо мінімізує внутрішні перешкоди, які воно створює ліцензованим користувачам, і дозволяє більшій кількості вторинних користувачів розділяти спектр. Практично замкнутий цикл методу зворотного контролю встановлює коригувальні кроки управління потужністю, відомий також як звичайний замкнутий цикл регулювання потужності (CLPC). Коли використовується цей метод, потужність передавача коригується фіксованими значеннями (зазвичай 1 дБ / мс) залежно від того, чи була потужність передавача (отримана потужність) вище або нижче порогового значення. Метод FSAPC простий, але не досить швидко компенсує глибокі завмирання в каналі. Фільтрований LMS (FxLMS) алгоритм є алгоритмом змінного кроку, який регулює розмір кроку майже оптимальним способом.

Системна модель регулювання потужності представлена нарисунку 1.7. Вхідні дані x [k] передаються з передавача на приймач. Дані, як передбачається, відомі в приймачі. Комплексний коефіцієнт завмирань каналу h [k], а n [k] є адитивним білим Гаусовським шумом (AWGN) у часі k. Амплітуда коефіцієнта завмирань - [k], а [k] є зміною фази. Миттєва потужність передавача P [k] розподіляється грунтуючись на оцінці переваг каналу h [k] посланого приймачем.

Рисунок 1.7 - Системна модель регулювання потужності

1.2.2 Підвищення продуктивності LTE мереж за рахунок використання когнітивних mesh мереж технології Wi-Fi

За останні кілька років спостерігається не тільки значне зростання виробництва мобільних телефонів з технологією Wi-Fi і ноутбуків з 3G, а й зростання попиту на послуги передачі даних в мережах мобільного доступу, що пред'являють підвищені вимоги до смуги пропускання (наприклад, передача потокового відео). Згідно з прогнозом Pyramid Research, продаж смартфонів по всьому світу зросте з 232 мільйонів в 2010 р. до 532 мільйонів в 2014 р. У результаті мільйони абонентів мереж стільникового зв'язку отримають нові "розумні" пристрої з безліччю критичних до трафіку додатків, і наслідком цього є те , що вже сьогодні трафік в мережах 3G лавиноподібно виріс, що, у свою чергу, дає операторам зв'язку додатковий дохід. Згідно з прогнозами експертів попит на послуги передачі даних до 2013 року буде щорічно зростати в два рази, що для операторів з одного боку є проблемою, а з іншого надає додаткові можливості отримання прибутку[6].

Велика частина ресурсу існуючих сьогодні 3G/4G мереж мобільного доступу вже поглинається постійно зростаючим трафіком даних, і оператори зіткнулися з проблемою їх перевантаження (наприклад, в зонах масового скупчення користувачів). Це веде до різкого погіршення якості послуг, що надаються мільйонам користувачів мобільних мереж. Тому оператори, щоб не допустити падіння прибутку через відключень незадоволених користувачів, змушені шукати можливості надання необхідної смуги пропускання.

Простіше кажучи, збільшення кількості смартфонів і подальше за цим лавиноподібне наростання трафіку даних змушує операторів шукати спосіб розвантажити мережі, щоб голосові сервіси та сервіси даних працювали в мережі оптімально.В цей час наявність інтерфейсу Wi-Fi в смартфонах дозволяє користувачам використовувати Wi-Fi хот-споти, у випадках коли мережу їх стільникового оператора не в змозі надати їм необхідний сервіс. Вирішення проблеми розвантаження Lte мереж в перенесенні частини навантаження на мережі Wi-Fi.

Для передачі даних за технологією Wi-Fi використовуються не ліцензовані діапазони частот 2,4 ГГц і 5 ГГц.

Існують кілька можливих рішень передачі мереж Wi-Fi функцій з обслуговування трафіку даних, вибір того чи іншого рішення в основному залежить від рівня інтеграції мережі Wi-Fi в мережі мобільного зв'язку, необхідного часу розгортання і рівня контролю абонента оператором[6].

Згідно базової моделі інтеграції, запропонованої міжнародним партнерським об'єднанням 3GPP, взаємодію мережі Wi-Fi і основної мережі мобільного зв'язку здійснюється за допомогою мережевого моста, контролюючого та керуючого перерозподілом трафіку даних. Подібний підхід дає можливість безшовного хендовера мобільного пристрою між мережами мобільного зв'язку та Wi-Fi. Однак, існує ряд складнощів комплексної інтеграції мережі Wi-Fi в мережу мобільного зв'язку, крім того, на кожний мобільний пристрій потрібно встановити спеціальне програмне забезпечення, що є основною перешкодою на шляху операторів. Серед наявних базових моделей інтеграції, найбільш затребуваною і привабливою для оператора є модель управління перенесенням навантаження з мережі мобільного зв'язку в мережу Wi-Fi на основі IP-шлюзу. Цей підхід дозволяє розгортати незалежні Wi-Fi-мережі без необхідності інтеграції з мережами мобільного зв'язку. Перевірка справжності та реєстрація в операторській Wi-Fi-мережі виконується відразу ж після її виявлення абонентським пристроєм. Після чого, всі дані, що відправляються з абонентського пристрою, починають передаватися по Wi-Fi-мережі через IP-шлюз, при цьому оператор має можливість контролювати мережеве підключення абонента. Слід зазначити, що неавторизований користувач, що знаходиться в зоні Wi-Fi, не зможе отримати доступ до абонентського контенту від мобільного оператора.

За останні десять років технологія Wi-Fi зазнала ряд поліпшень, що дозволило створювати досить недороге обладнання. Крім високої швидкості передачі (до 600 Мбіт / с) і доступного широкого спектру (до 500 МГц), мережі Wi-Fi мають приголомшливу пропускну здатність, але при цьому вимагають значно менших витратах на обслуговування існуючого споживчого попиту на послуги. Крім того, вони можуть досить легко масштабуватися з мінімальними витратами на проектування та частотне планування.

Створювані інформаційні системи покликані стати (більшою чи меншою мірою) частиною інформаційної мережі, що забезпечує абонентів глобальним роумінгом.Однім з варіантів вирішення подібних мереж, заснованих на кластерному структурі, є технологія Mesh.

Mesh-мережа - це багаторівнева мережа, пристрої якої (mesh-станції, MP, Mesh Points) мають функції маршрутизатора й здатні використати різні шляхи для пересилання пакета. Mesh-технологія стає особливо необхідною при відсутності провідної інфраструктури для з'єднання станцій. У цьому випадку пакети пересилаються від однієї mesh - станції до іншої до досягнення шлюзу із провідною мережею. Для більшої надійності mesh - станція може мати більше однієї сусідньої mesh-станції. За рахунок протоколу маршрутизації, що працює на Мас-рівні, mesh-технологія дозволяє в кілька разів збільшити зону покриття. Це важливо, тому що з зростанням швидкості передачі зона покриття мережі зменшується, а mesh-технологія компенсує цей ефект[6].

Використовуючи цей підхід, оператор швидко вирішить проблеми нестачі пропускної спроможності і велику завантаженість мобільної мережі зв'язку, розгорнувши недорогі і високошвидкісні когнітивні Wi-Fi mesh мережі і при цьому уникне труднощів і значних витрат, які неминучі при комплексній інтеграції мереж.

Більше того, даний підхід не вимагає установки на абонентські пристрої додаткового програмного забезпечення, при цьому в оператора є можливості контролю якості обслуговування (QoS), визначення політик безпеки і білінгу. На пізніших етапах, коли вимоги до інтерфейсу інфраструктури 3GPP/UMA і мобільних пристроїв стануть більш зрозумілі, можуть бути впроваджені такі функції, як безшовний роумінг в обох напрямках між мережами Wi-Fi і LTE.

Висновки за розділом

Проаналізувавши стрімкий розвиток безпровідних технологій і дефіцит радіочастотного спектру в світі можна стверджувати, що найбільш закономірним і доцільним рішенням для підвищення ефективностісистем безпровідного доступу є принцип когнітивного радіо. У майбутньому КР відкриває широкі перспективи і буде служити основою для нових та інноваційних досліджень в цій перспективній галузі. Використання когнітивного радіо дозволяє більш ефективно використовувати спектр, а також надаватинові послуги безпровідних мереж для користувачів,тому що забезпечення широкосмугового доступу є найбільш актуальним.

Для операторів використання Wi-Fi-мереж для передачі "важкого" трафіку - це не тимчасове латання дірок, а рішення, яке послужить при розгортанні мереж LTE, і візьме на себе значну частину навантаження. Так як технологія Wi-Fi володіє безліччю унікальних переваг вона є оптимальним виходом з ситуації, що склалася.

2. РОЗРОБКА АРХІТЕКТУРИ КОГНІТИВНОЇ WI - FI MESH МЕРЕЖІ

Розвиток і повсюдне впровадження бездротових mesh-мереж (Wireless Mesh Networks, WMNs), заснованих на технології IEEE 802.11х, визначається їх відносною дешевизною і універсальністю з точки зору надання сучасних, насамперед, мультимедійних послуг. Mesh-мережі стандарту IEEE 802.11х добре себе зарекомендували як у межах невеликих підприємств і окремих офісів,так і для побудови телекомунікаційних мереж в масштабах міста. При цьому вони традиційно успішно працюють як на рівні доступу, так і освоюють нові рубежі, наприклад, транспортні радіомережі. Однак з точки зору використання на рівні транспорту mesh-мереж стандарту IEEE 802.11х виникає ряд проблем, пов'язаних з їх невисокою (в порівнянні з дротяними технологіями) продуктивністю. Причому, збільшення числа користувачів і самих mesh-станцій призводить до пропорційного зниження швидкісних показників якості обслуговування (Quality of Service, QoS).

Використання когнітивного радіо у Wi Fi mesh мережех допоможе детектувати невикористовувані в цей момент смуги частот і перемикатися між такими вільними каналами без обриву передачі даних.В даній мережі когнітивне радіо буде виконувати наступні функції:

· здійснення моніторингу спектру (spectrum sensing) з метою виявлення не використаних на даний момент часу діапазонів радіочастот (спектральних дір) первинними користувачами, тобто користувачами, закріпленими за даними діапазоном;

· виконання аналізу параметрів радіоканалу, оцінка канальної інформації, пророкування стану радіоканалу;

· здійснення в режимі реального часу динамічного управління спектром, з корекцією значень своїх операційних параметрів (несучої частоти, виду модуляції, випромінюваної потужності);

· надання вторинним користувачам (які не закріплені за даними частотним діапазоном) можливості використовувати діапазони первинних користувачів на час, протягом якого даний діапазон не використовується первинним користувачем.

2.1 Технологія Mesh-мереж

У даний момент не існує точних критеріїв, що визначають термін Mesh-мережа в застосуванні до систем широкополсного безпровідного доступу. Найбільш загальне визначення звучить як: "Mesh - мережна топологія, у якій пристрої поєднуються численними (часто надлишковими) з'єднаннями, що вводять по стратегічним міркуванням". У першу чергу поняття Mesh визначає принцип побудови мережі, відмінною рисою якої є архітектура, що самоорганізується, реалізуючі наступні можливості:

? створення зон суцільного інформаційного покриття великої площі;

? масштабованість мережі (збільшення площі зони покриття й щільності інформаційного забезпечення) у режимі самоорганізації;

? використання бездротових транспортних каналів (backhaul) для зв'язку точок доступу в режимі "кожний з кожним";

? стійкість мережі до втрати окремих елементів.

Mesh-мережа - це багаторівнева мережа, пристрої якої (mesh-станції, MP, Mesh Points) мають функції маршрутизатора й здатні використати різні шляхи для пересилання пакета. Mesh-технологія стає особливо необхідною при відсутності провідної інфраструктури для з'єднання станцій. У цьому випадку пакети пересилаються від однієї mesh - станції до іншої до досягнення шлюзу із провідною мережею. Для більшої надійності mesh - станція може мати більше однієї сусідньої mesh-станції. За рахунок протоколу маршрутизації, що працює на Мас-рівні, mesh-технологія дозволяє в кілька разів збільшити зону покриття. Це важливо, тому що з зростанням швидкості передачі зона покриття мережі зменшується, а mesh-технологія компенсує цей ефект.

2.2 Архітектура Mesh-мережі

Топологія Mesh заснована на децентралізованій схемі організації мережі, на відміну від типових мереж 802.11a/b/g, які створюються по централізованому принципу. Базові станції, що працюють в Mesh-мережах, не тільки надають послуги абонентського доступу, алі й виконують функції маршрутизаторів-ретрансляторів для інших точок доступу тієї ж мережі. Завдяки цьому з'являється можливість створення самоустановлювального й самовідновлюєвального сегмента широкополосної мережі.

Mesh-мережі будуються як сукупність кластерів Територія покриття розділяється на кластерні зони, число яких теоретично не обмежене. Одна з таких точок є вузловою (gateway) і підключається до магістрального інформаційного каналу за допомогою кабелю (оптичного або електричного) або по радіоканалу (з використанням систем широкополосного доступу). Вузлові крапки доступу, так саме як і інші крапки доступу (nodes) у кластері, з'єднуються між собою (з найближчими сусідами) по транспортному радіоканалу. Залежно від конкретного рішення крапки доступу можуть виконувати функції ретранслятора (транспортний канал) або функції ретранслятора й абонентської крапки доступу. Особливістю Mesh є використання спеціальних протоколів, що дозволяють кожній точці доступу створювати таблиці абонентів мережі з контролем стану транспортного каналу й підтримкою динамічної маршрутизації трафика по оптимальному маршруті між сусідніми крапками. При відмові якої-небудь із них відбувається автоматичний перенапрямок трафіка по іншому маршруті, що гарантує не просто доставку трафіка адресатові, а доставку за мінімальний час. Недолік подібних мереж полягає в тім, що смороду використають проміжні пункти для передачі даних; це може викликати затримку при пересиланні інформації й, як наслідок, знизити якість трафіка реальної години (наприклад, мови або відео).

2.3 Інтелектуальність та самоорганізація

Оскільки Mesh дозволяє організувати надійне й захищене покриття в певній зоні, ця технологія вважається ефективним рішенням для забезпечення мобільних високошвидкісних комунікацій у кризових ситуаціях. Мережа Mesh - «самовідновлюванна», тобто автоматично реконфігурурється у випадку відключення деяких точок доступу. Вона продовжує функціонувати, навіть якщо деякі пристрої мережі виходять із ладу. Така властивість мережі дозволяє її відновити або швидко розширити для забезпечення покриття в зоні нещастя або надзвичайної події.

Нерідко в містах і мегаполісах екстрені служби використають власні, закриті комунікаційні системи, що працюють на різних радіочастотах, у результаті при стихійному лиху ці радіосистеми не дозволяють співробітникам таких служб зв'язуватися один з одним. Алі якщо на території міста функціонує Mesh, співробітники всіх екстрених служб зможуть підключати до даної єдиної мережі свої комунікаційні пристрої. Для забезпечення безпеки при доступі до мережі буде необхідно ввести пароль. Після успішної авторизації вся інформація передається в повністю захищеному й зашифрованому виді. При роботі в мережі Mesh відомості також тунеліруються, тобто відокремлюються від інформації інших користувачів, що не відноситься до екстрених служб, що виключає несанкціонований доступ до даних або порушення конфіденційності.

Інтелектуальність взагалі є однією з особливостей мереж -Mesh, і можна сказати, що вона інтегрована безпосередньо в мережу й забезпечує високий рівень надійності, а це немаловажний як в екстрених випадках, так і для мобільних віддалених співробітників. Як тільки крапка доступу встановлена й включена, вона автоматично виявляє інші крапки доступу й «з'ясовує» свою роль у мережі. Це виключає необхідність ручного адміністрування мережі й відіграє важливу роль для оперативного розгортання обладнання. Як тільки мережа запускається в експлуатацію, вона починає автоматично управляти своєю роботою, завдяки функціям самовідновлення й самоадаптації. Якщо крапка доступу відключається або який-небудь сегмент мережі виявляється перевантаженим, мережа автоматично перевизначає маршрути передачі даних між крапками, що дозволяє запобігти збоям комунікацій.

2.4 Принцип маршрутизації Mesh

Мережний процесор, логіка й безпровідний інтерфейс зосереджені усередині шкірного вузла - учасника мережі, тому необхідність у централізованій комутації зникає. Іншими словами, топологія ячеїстых мереж передбачає або прямий зв'язок між утворюючими їхніми вузлами, або транзитну передачу даних між джерелом і одержувачем. Отже, перед тим як почати обмін даними, кожний вузол винний «вирішити», чи буде він виконувати функції крапки доступу, служити транзитним пристроєм або сполучати обидві ролі. Далі індивідуальні вузли визначають своїх сусідів, використовуючи протокол типу «запитий/відповідь». Після закінчення процедури виявлення вузли замірять характеристики комунікаційних каналів: потужність прийнятого сигналу, пропускну спроможність, затримку й частоту помилок. Вузли обмінюються цими значеннями, а потім на їхній основі кожний вузол вибирає найкращий маршрут комунікацій зі своїми сусідами.

Процеси виявлення й вибору найбільш сприятливого маршруту виконуються у фоновому режимі, так що кожний вузол має у своєму розпорядженні актуальний список сусідів. У випадку недоступності по тім або іншим причинах якого-небудь вузла сусідні можуть швидко перестроїти свої таблиці й обчислити новий оптимальний маршрут. Здатність самоконфігурації й самовідновлення робить ячеїсті мережі дуже надійними. Бездротові ячеїсті мережі можуть складатися із сотень і навіть тисяч вузлів, що дозволяє легко розширювати їх і забезпечувати необхідну надмірність. Гарна ілюстрація даного механізму - електронна пошта, її повідомлення розбиваються на пакети, передані через Інтернет по різних маршрутах. Потім пакети знову збираються в єдине повідомлення, що і приходити в поштову скриньку одержувача. Таким чином, використання множинних маршрутів доставки даних підвищує ефективність пропускної спроможності мережі.

Фізичні властивості безпровідних комунікаційних каналів такі, що на більш коротких відстанях пропускна спроможність мережі вище. Причиною можуть бути перешкоди й інші фактори, що впливають на втрату, чия дія накопичується в міру збільшення відстані. І тому одним із способів підвищення пропускної спроможності мережі стає передача даних через кілька вузлів, розділених невеликими відстанями. Такий механізм і реалізується в мережах ячеїстої топології. Завдяки тому, що для передачі даних на більш короткі відстані потрібна менша потужність, многоузлова мережа може забезпечити більш високу загальну пропускну спроможність, одночасно задовольняючи всім законодавчим вимогам до пристроїв радіозв'язку, що обмежує максимальну потужність передавачів.

Вузли залишаються цілком автономними пристроями, здатними самостійно управляти своїм функціонуванням, і в тієї ж годину є компонентом загальної мережі, що допускає керування із центральної крапки. Завдяки цьому, системний адміністратор може виконувати моніторинг і конфігурувати окремі елементи, вузли, домени або всю мережу, а протокол виявлення лише спрощує дане завдання за допомогою пошуку й локалізації окремих вузлів для їхнього відображення на дисплеї керування.

Для підвищення пропускної здатності рекомендує будувати mesh-мережі на основі станцій, які містять декілька радіоинтерфейсів і, таким чином, можуть одночасно використовувати кілька частотних каналів для передачі інформації. Схема вибору призначення каналів залежить від топології мережі й вимог додатків. На рисунку 2.2 показані 3 приклади розподілу каналів по з'єднанням. Приклад (a) відповідає найпростішому випадку використання того самого каналу всіма станціями. У прикладі (b) одна mesh-станція, а в прикладі (c) всі mesh-станції використовують два радіоинтерфейса. Таким чином, у прикладі (b) використовуються 2 канали й mesh- станції розбиваються на 2 підмножини. У прикладі (c) використаються 4 канали, що ще більше знижує ймовірність колізій і підвищує пропускну спроможність мережі.

Рисунок 2.2 ? Приклади розподілу каналів по з'єднаннях mesh-мережі

Якщо найближча крапка доступу перевантажена, дані перенаправляються до найближчого незавантаженого вузла. Блок даних продовжує переміщатися від одного вузла до іншого, поки не досягне місця призначення. Прикладом багатовузлової мережі (тільки в кабельному виконанні) може служити Інтернет. Як і у випадку з безпровідними mesh-мережами, повідомлення електронної пошти не пересилається одержувачеві прямо. Замість цього воно передається від одного сервера до іншого по найбільш ефективному маршруті, залежно від завантаженості мереж.

Нарешті, механізми призначення каналів можна також розділити по тривалості прив'язки каналів до радіоинтерфейсів - на статичні (наприклад, коли канали перемикаються дуже рідко, динамічні, коли канали перемикаються часто, і гібридні, коли частина каналів перемикається часто й частина каналів перемикається рідко.

Один з найпростіших підходів до призначення каналів полягає в наступному. Нехай у кожного з вузлів - q радіоинтерфейсів. Вибирається вузол, безліч всіх його сусідів ділиться на q груп, і кожній групі призначається один з інтерфейсів. Кожний із сусідів, у свою чергу, розділяє своїх сусідів на q груп (з обліком уже існуючих груп, створених по засобом першого вузла) і призначає інтерфейси. Процес повторюється ітеративно до моменту, коли кожний з вузлів розділив своїх сусідів на групи. Далі, кожної із груп може бути призначено канал, найменш використовуваний сусідніми з'єднаннями. Для поділу на групи може бути використана техніка рандомізації. Цей спосіб не враховує розмір навантаження на кожне із з'єднань, а тому не дуже неефективний.

2.5 Математична модель структурної самоорганізації mesh- мережі стандарту IEEE 802.11

Відповідно до сформульованих вимог системного характеру пропонується математична модель структурної самоорганізації mesh- мережі стандарту IEEE 802.22. У рамках пропонованої моделі передбачаються відомими наступні дані: - безліч mesh-станцій, де N - загальне їх колькість в мережі; - число радіоінтерфейсів на mesh- станції ; K - кількість каналів, що не перекриваються, які використовуваються в mesh- мережі. Крім того, нехай - - - безліч зон стійкого прийому - кластерів(Transmission Range, TR), які утворюють териториально віддалені mesh- станції, де Z - їх загальна кількість у мережі. Причому у рамках нашого дослідження домовляємся, що зону стійкого прийому утворює безліч mesh- станцій максимальної потужності, у рамках якої станції можуть передавати інформацію один одному, тобто можуть обмінюватися даними за допомогою вибраної в mesh- мережі технології безпровідного зв'язку.

З метою обліку територіальної віддаленості mesh- станцій у мережі в математичну модель введено поняття матриці зон стійкого прийому або TR- матриці. Матриця є прямокутною з кількістю рядків, що відповідає кількості зон стійкого прийому (Z), і з кількістю стовпців, що відповідає загальній кількості mesh- станцій (N) в мережі, тобто

...