Оптимизация сети спецсвязи

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.Исходные данные

1. Гарнизон имеет ЦДП и N_ПЧ = 7 частей

2. Число абонентов в радиосети N = 8

3. Максимальное удаление ПСЧ от ЦДП d = 11 км.

4. Параметр рельефа местности Дh = 150 м.

5. Превышение допустимого уровня мешающего сигнала ДЕ_доп = 2дб.

6. Интенсивность вызовов в сети связи по линиям «01» Л_п = 0,78 выз./мин.

7. Среднее время разговора в сети спецсвязи по линиям «01» Т_п = 0,9 мин.

8. Вероятность потери вызова в сети спецсвязи по линиям «01» Р_п = 0,001.

9. Вероятность безотказной работы основного канала связи Р₁ = 0,87.

10. Вероятность безотказной работы резервного канала связи Р₂ = 0,74.

11. Коэффициент готовности аппаратуры К_г = 0,85.

12. Коэффициент занятости диспетчера К_д = 0,6.

13. Максимальная нагрузка за смену на одного диспетчера У_1макс = 24 часа.

14. Среднее время разговора в радиосети T_пер = 0,17 мин.

15. Время занятости диспетчера обработкой вызова Т_абс1 = 1,4 мин.

16. Интенсивность вызовов по радиолиниям л_р = 0,5 выз./мин.

17. Непроизводительные затраты времени T_н = 0,08 мин.



2. Расчет пропускной способности сети связи по линиям спецсвязи «01»

Оптимизация сети спецсвязи сводится к нахождению такого числа линий связи «01» и диспетчеров, при которых обеспечиваются заданная вероятность потери вызова и необходимая пропускная способность сети спецсвязи.

Последовательно увеличивая число линий спецсвязи с 1 до n, находим такое число линий связи, при котором вероятность отказа в обслуживании ниже вероятности нахождения линии в свободном состоянии (выполняется условие Р_отк Р_п).

В общем виде вероятность того, что все линии связи свободны (Р₀), определяется по формуле:

, (1)

где k - последовательность целых чисел, k = 0, 1, 2, …, n;

y - нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи.

Нагрузка, создаваемая в сети спецсвязи, может быть представлена как:

у = ·Т_п = 0,78·0,9 = 0,7. (2)

Когда n = 1, вероятность того, что линия связи будет свободна, составит 0,588:

В общем виде вероятность того, что все n линий связи будут заняты (т.е. вероятность отказа в обслуживании), определяется по формуле:

(3)

Если n = 1, то вероятность отказа в обслуживании составит 0,41:

Сравнивая полученное значение P_отк1 и заданное значение, вероятность потери вызова P_п = 0,001, приходим к выводу, что условие Р_отк1 Р_п не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи.

При этом вероятность того, что две линии связи будут свободны, составит 0,514:

Вероятность отказа при этом составит 0,126:

Сравнивая полученное значение Р_{отк 2} и заданное Р_п, приходим к выводу, что условие Р_отк2 Р_п не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до 3.

При этом вероятность того, что три линии связи будут свободны, составит 0,499:

Вероятность отказа при этом составит 0,029:

Сравнивая полученное значение Р_{отк 3} и заданное значение Р_п, приходим к выводу, что при трех линиях связи условие Р_{отк 3} Р_n не соблюдается. Поэтому увеличиваем число линий связи до 4.

При этом вероятность того, что 4 линии связи будут свободны, составит 0,497:

Вероятность отказа при этом составит 0,004

Сравнивая полученное значение Р_{отк 4} и заданное значение Р_n, приходим к выводу, что при 4 линиях связи условие Р_{отк 3} Р_n не выполняется. Поэтому увеличиваем число линий связи до 5.

При этом вероятность того, что 5 линий связи будут свободны, составит 0,498:

При этом вероятность отказов составит 0,0006

Сравнивая полученное значение Р_{отк 4} и заданное значение Р_n, приходим к выводу, что при 5 линиях связи условие Р_{отк 3} Р_n выполняется т.е. Р_отк3 = 0,0006 < Р_п = 0,001.Таким образом, принимаем n = 5.

Вероятность того, что вызов будет принят на обслуживание (относительная пропускная способность сети спецсвязи), определяется по формуле:

, (4)

Р_абс = 1 - 0,0006 = 0,9994.

Таким образом, в установившемся режиме в сети спецсвязи будет обслужено 99,99 % поступивших по линиям связи «01» вызовов.

Фактическая пропускная способность сети спецсвязи по линиям «01» с учетом аппаратурной надежности находится:

, (5)

Среднее число занятых линий связи определяется выражением:

, (6)

Коэффициент занятости линий связи:

(7)

Среднее число свободных линий связи определяется выражением:

(8)

Коэффициент простоя линий спецсвязи находится по формуле:

(9)

Необходимое число необходимого количества линий связи с учетом аппаратурной надежности:

(10)

Время занятости диспетчера обслуживанием одного вызова находится по формуле:

(11)

где Т_п - заданная величина времени одного «чистого» разговора диспетчера с вызывающим абонентом;

Т_абс1 - время занятости диспетчера обработкой принятого вызова.

По заданной интенсивности входного потока вызовов

= 0,5 выз./мин, поступающих в сеть спецсвязи, и времени обслуживания одного вызова диспетчером Т_абс2 = 0,021 ч определим полную нагрузку на всех диспетчеров за смену, т.е. за 24 ч:

(12)

Фактическая нагрузка на одного диспетчера за смену с учетом коэффициента занятости диспетчера:

(13)



Определим необходимое число диспетчеров по формуле:

(14)

Таким образом, по результатам оптимизации сети спецсвязи определено, что необходимо иметь шесть линий связи «01» и двух диспетчеров.

3. Расчет устойчивости системы связи

Устойчивость системы связи, состоящей из n каналов связи (например, из одного основного и нескольких резервных), характеризуется вероятностью ее безотказной работы, определяющейся по формуле:

, (15)

где P_i - вероятность безотказной работы i-го канала связи;

t - время работы канала связи.

Устойчивость системы оперативной связи, состоящей из двух каналов связи (основного и резервного), оценивается следующей вероятностью безотказной работы при данных P₁ = 0,87, P₂ = 0,74:



4. Расчет характеристик оперативности и эффективности функционирования радиосвязи

Оперативность радиосвязи характеризуется вероятностью того, что информация от одного абонента к другому будет передана в течение времени, не более заданного:

, (18)

где T_пер - время «чистого» разговора по радиоканалу;

Т_н - непроизводительные затраты времени;

Т_оп - заданная величина времени, определяющая оперативность связи (критерий оперативности).

В случае, когда надежность и качество канала связи идеальны, оперативность радиосвязи оценивается по формуле:

, (17)

где Р₀ - вероятность того, что радиоканал свободен и ожидающих нет;

Р₁ - вероятность того, что радиоканал занят, но ожидающих нет.

Вероятность состояний сети радиосвязи Р₀ и Р₁ рассчитывается по формулам:

(18)

(19)

где y_р - нагрузка в сети радиосвязи;

k - последовательность чисел k = 0, 1, 2, …, N.

Нагрузка в сети радиосвязи находится по формуле:

(20)

Эффективность функционирования радиосети может быть оценена математическим ожиданием случайной величины ее состояния (Е), которое является показателем целесообразности использования радиосети для выполнения заданных функций.

В случае, когда надежность и качество радиоканала идеальны, эффективность функционирования радиосети оценивается по формуле:

, (21)

где Т_пер - время переговора в радиосети;

T_н - непроизводительные затраты времени в радиосети.

Оперативность радиосвязи с учетом исходных данных, нахождения нагрузки в радиосети и преобразования вышеуказанных формулы будет равна:

Эффективность функционирования радиосети с учетом исходных данных будет равна:

5. Определение необходимых высот подъема антенн стационарных радиостанций

При определении высот подъема антенн стационарных радиостанций ЦДП и ПСЧ, необходимых для обеспечения заданной дальности радиосвязи с самой удаленной ПЧ, следует пользоваться графическими зависимостями напряженности поля полезного сигнала от расстояния между антеннами для различных значений высот подъема антенн. Эти графические зависимости приведены в приложении и представляют собой медианные значения напряженности поля, превышаемые в 50 % мест и 50 % времени. Графики приведены для вертикальной поляризации антенн и условий распространения радиоволн в полосе частот 140-174 МГц [4].

Расчет проводится исходя из минимально допустимого значения напряженности поля с учетом влияния рельефа местности, выходной мощности передатчика, затухания антенно-фидерных трактов передатчика и приемника, коэффициентов усиления передающей и приемной антенн, величины превышения допустимого уровня мешающих сигналов и определяется по формуле:

(22)

При расчете условий обеспечения заданной дальности радиосвязи минимальное значение напряженности поля полезного сигнала Е_мин берется равным 20 дБ (соотношение сигнал/шум определяется техническими характеристиками радиостанций) [4].

Графики напряженности поля приведены для среднепересеченной местности (параметр рельефа местности ?h = 50 м). Среднепересеченной считается такая местность, на которой среднее колебание отметок высот не превышает 50 м. В случае отличия рельефа местности от среднепересеченного необходимо ввести дополнительный коэффициент ослабления сигнала (В_осл), значения которого для полосы частот 140-174 МГц приведены в табл. 1. сеть спецсвязь линия антенна

Таблица 1 - Зависимость коэффициента ослабления сигнала (В_осл) от рельефа

?h, м	30	40	50	70	90	110	120	140	150
Восл, дБ	-2	-1	0	1	3	4	5	6	7
?h, м	170	190	210	230	250	290	330	360	500
Восл, дБ	8	9	10	11	12	13	14	15	16

В точке приема возможно действие помех (атмосферных и промышленных). При одновременной работе близко расположенных радиостанций, работающих в различных радиосетях (на различных несущих частотах), возникает проблема обеспечения их электромагнитной совместимости, т.е. проблема обеспечения совместной работы радиостанций без взаимных мешающих влияний. Результаты экспериментальных исследований приемопередатчиков стационарных и возимых радиостанций показали, что для обеспечения заданного качества и надежности радиосвязи (заданного отношения сигнал/шум на выходе низкочастотного тракта приемника) в случае повышения допустимого уровня мешающего сигнала требуется пропорциональное увеличение уровня полезного сигнала на входе приемника. Таким образом, для обеспечения радиосвязи с заданным качеством и надежностью (при заданной в контрольной работе величине превышения допустимого уровня мешающего сигнала ?Е_доп) необходимо минимальную величину напряженности поля Е_мин увеличить на величину ?E_доп (т.е. на то же число децибел). Поэтому при расчетах берется запас помехоустойчивости к внешним помехам, величина которого определяется электромагнитной обстановкой в районе, где «прокладывается» радиолиния, и, как правило, задается в пределах от 5 до 20 дБ. В этом случае обеспечивается устойчивая радиосвязь.

Кроме того, всегда есть дополнительные потери (Е_дп), обусловленные целым комплексом причин, включая ослабление сигнала в соединительных разъемах, потери из-за несовпадения поляризации антенн (Е_пот) и т.п. Величина Е_пот составляет порядка 2-5 дБ. Выбираем произвольную длину антенны . По таблице выбираем кабель марки РК50-11-14 при частоте затухания f=1, величина погонного затухания в=0,16 выражаемого в дБ/м (см. прил.). Результирующее затухание в кабелях добавляется к величине Е_дп:

(23)

В_м - поправочный коэффициент, величина которого принимается равной 0 дБ

Коэффициент усиления антенн - достаточно значимая величина при расчете энергетических параметров радиолинии, т.к. имеет двойной эффект: на передаче и на приеме. Коэффициент усиления антенны показывает, насколько уровень наводимого в ней сигнала превышает уровень сигнала на эталонной антенне. В качестве эталонной антенны принимают полуволновый вибратор или изотропную антенну (полностью не направленная антенна, имеющая пространственную диаграмму направленности в виде сферы). В связи с тем, что данный параметр является относительной величиной, производители антенного оборудования, указывая коэффициент усиления антенны, не дают ссылку, относительно какого эталона приведена техническая характеристика. Для расчетов коэффициенты усиления антенн принимаем равными 1,5 дБ [4].

Рассчитываем напряженность поля сигнала исходя из имеющихся данных без учета затухания сигнала в антенно-фидерном тракте:



По заданному удалению ПЧ от ЦДП (заданной дальности радиосвязи 24 км) и расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков осуществляется выбор необходимой кривой.

Для данных условий высоты стационарных антенн должны размещаться: ЦДП h₁ ? 4 м и удаленной ПЧ h₂ ? 12 м ( м²).

Затухание сигнала в кабеле (при в₁ = в₂ = 0,16 дБ/м) составит:

Повторно проводится расчет напряженности поля полезного сигнала на входе приемника для новых условий:

По заданной дальности радиосвязи и новой расчетной величине напряженности поля сигнала с помощью графиков делается вывод, что при данных условиях минимальная высота установки антенн составляет: для ЦДП h₁ ? 4 м и удаленной ПЧ h₂ ? 12 м (м²).



6. Достоверность. Качество связи. Разборчивость. Артикуляция: фразовая, словесная, слоговая

Средства связи - технические и программные средства, используемые для формирования, приема, обработки, хранения, передачи, доставки сообщений электросвязи или почтовых отправлений, а также иные технические и программные средства, используемые при оказании услуг связи или обеспечении функционирования сетей связи.

Связь характеризуется некоторыми свойствами.

Достоверность характеризует способность связи обеспечивать воспроизведение передаваемых сообщений в пунктах приема с заданной точностью.

Достоверность связи достигается:

·поддержанием характеристик каналов и средств связи в пределах установленных норм;

·применением специальной аппаратуры повышения достоверности;

использованием для передачи наиболее важных сообщений каналов связи лучшего качества;

·передачей боевых приказов, распоряжений, команд, сигналов одновременно по нескольким каналам, образованным различными средствами связи, а также многократной их передачей;

·защитой узлов и линий связи от воздействия технических средств подавления противника.

Качество связи

С целью поддержания технических средств в постоянной готовности к действию проводится проверка радиосвязи. Проверка радиосвязи осуществляется путем вызова и ответа на вызов

Качество связи оценивается по пятибалльной системе:

· 5 - отличная связь (помехи не прослушиваются, слова разборчивы)

· 4 - хорошая связь (прослушиваются помехи, слова разборчивы)

· 3 - удовлетворительная связь (сильно прослушиваются помехи, разборчивость недостаточна)

· 2 - неудовлетворительная связь (помехи настолько велики, что сло-ва разбираются с трудом)

· 1 - прием невозможен.

Разборчивость (от англ. Readability). Качественная оценка того, как легко или трудно передаётся информация. При передаче телеграфом (азбукой Морзе) разборчивость означает трудность различения каждого символа в тексте сообщения. При передаче телефоном (голосом) -- трудность правильного понимания каждого слова.

Разборчивость оценивается по 5-балльной шкале:

1. Неразборчиво

2. Едва разборчиво, различимы некоторые слова

3. Разборчиво со значительными трудностями

4. Разборчиво практически без затруднения

5. Отличная разборчивость

Артикуляция (от лат. articulo -- «расчленяю») -- в фонетике, совокупность работ отдельных произносительных органов при образовании звуков речи. В произношении любого звука речи принимают то или иное участие все активные произносительные органы. Положение этих органов, необходимое для образования данного звука, образуют его артикуляцию, отделимость звуков, чёткость их звучания.

Артикуляция звука состоит из 3 этапов:

1. Экскурсия -- подготовка речевого аппарата к произнесению звука, или начало артикуляции;

2. Выдержка -- само произношение с сохранением положения органов, необходимого для произнесения;

3. Рекурсия -- окончание артикуляции, представляющее собой завершение звука, при котором органы речи меняют свое расположение для произнесения следующего звука или переходят в состояние покоя.

В реальных условиях обычно произносятся не отдельные звуки, а речевая цепочка, тогда экскурсия следующего звука накладывается на рекурсию, а иногда и на выдержку предыдущего звука.

Различают три вида артикуляции:

1. Слоговую;

2. Фразовую;

3. Словесную.

Метод слоговой артикуляции заключается в передаче и приеме по телефонному тракту отдельных слогов, содержащихся в речи, но самостоятельно не имеющих смысла. Таким способом исключается возможность догадки по смыслу, в том случае, когда слоги услышаны не полностью. Обычно слоги сводятся в таблицы по 50 - 100 слогов и передаются со скоростью 20 слогов в минуту. Качество телефонного тракта передачи является не вполне удовлетворительным, но допустимым, если слоговая разборчивость составляет 25 - 40 %, удовлетворительным при 40 - 55 %, хорошим при 55 - 80 % и отличным при 80 % и выше.

Оценка качества передачи по ее разборчивости производится при помощи метода артикуляции. Сущность этого метода состоит в том, что на передающем конце разговорного тракта перед микрофоном произносят определенное количество слогов, лишенных смыслового значения, но содержащихся в разговорной речи. На приемном конце записывают принятые слоги, и по окончании передачи сравнивают принятое с переданным. Отношение числа правильно принятых слогов к общему числу переданных, называют процентом артикуляции или слоговой разборчивости.

Понятие «фразовая артикуляция» охватывает все просодические явления, наблюдаемые в рамках синтаксических единиц словосочетания и предложения (в том числе и однословного предложения). Важнейший компонент интонации -мелодика, т. е. движение основного тона голоса (повышение и понижение), создающее тональный контур высказывания и его частей и таким образом связывающее и членящее нашу речь. Так, существенное понижение тона указывает на завершенность сообщения или какой то его относительно самостоятельной части. Напротив, повышение говорит о незаконченности мысли, о том, что надо ждать продолжения, или при другом мелодическом рисунке о том, что это вопрос, а не утверждение.

7. Задачи, решаемые АСОУПО

При одновременном (или с незначительным смещением во времени) возникновении более двух пожаров в городе, быстром усложнении оперативной обстановки без наличия средств автоматизации диспетчеры не в состоянии оптимально управлять силами и средствами гарнизона пожарной охраны. Потери во времени образуются за счёт выбора имеющейся в наличии техники, установления связи, выдачу приказов, контроль за их исполнением. Теряется время на регистрацию основных управленческих решений, приказов по использованию сил и средств, текущему учёту. В экстремальных условиях, создающихся при сложной оперативной обстановке, возрастает вероятность ошибки как диспетчера, так и руководителей, организующих тушение пожара. Для управления силами и средствами тушения пожара создаётся автоматизированная система оперативного управления в пожарной охране (АСОУПО), структура которой определяется сложностью решаемых задач, а эффективность - степенью автоматизации решения этих задач.

Задачи решаемые АСОУПО

Основные задачи оперативного управления силами и средствами тушения пожаров в гарнизонах пожарной охраны, решаемые АСОУПО следующие :

· машинное хранение информации о состоянии всех видов пожарной техники в гарнизоне;

· машинное хранение справочных данных об объектах; - машинное хранение типовых программ тушения пожаров различных рангов (номеров);

· машинное хранение расписания выездов пожарных подразделений на тушение пожара;

· приём и автоматическая регистрация всех видов информации;

· автоматизация диалога <<диспетчерский пункт - заявитель>>;

· автоматизация селекции полезной информации;

· автоматизация анализа поступающей информации и выработки оптимального управленческого решения;

· автоматизация передачи приказов пожарным частям;

· автоматизация контроля исполнения приказов;

· автоматизация восстановления сведений об изменении состава пожарной техники в пожарных частях, на пожарах;

· автоматизация выбора оптимального маршрута до места пожара;

· машинное хранение и автоматизация поиска оперативных планов тушения пожаров конкретных объектов;

· автоматизация отображения оперативной обстановки на светоплане;

· автоматизация отображения наличия пожарной техники в частях в реальном масштабе времени;

· автоматизация отображения на плане города маршрута движения к месту пожара пожарной техники в реальной топографии и масштабе времени;

· автоматизация контроля времени прибытия пожарной техники на пожар и пожарную часть;

· автоматизация прогнозирования развития пожаров для наиболее важных объектов;

· автоматизация выработки упреждающих управленческих решений;

· обеспечение круглосуточной надёжной оперативной связи.



Список рекомендуемой литературы

1. Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования. Направление подготовки дипломированного специалиста 656500 - Безопасность жизнедеятельности. - М.: Мин. образ. РФ, 2000.

2. Приказ МВД России от 30.06.2000 г. № 700 Об утверждении Наставления по службе связи ГПС МВД России.

3. Приказ МЧС России от 10.09.2002 г. № 428 Об утверждении Концепции развития единых дежурно-диспетчерских служб в субъектах РФ.

4. Приказ МЧС России от 02.12.2002 г. № 553 Об утверждении плана создания единых дежурно-диспетчерских служб на базе телефонного номера «01».

5. ГОСТ 2.105-95. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. - М.: Издательство стандартов, 1996.

6. ГОСТ 7.1-2003. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 170 с.

7. ГОСТ 7.9-95. Рефераты и аннотация. Общие требования. - М.: Издательство стандартов, 1996.

8. Положение «Работы выпускные квалификационные, проекты и работы курсовые. Правила оформления»: Ип 02.00-06/08 / сост. С.Д. Руднев; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2008. - 60 с.

9. Грущинский, А.Г. Новые коммуникационные технологии в деятельности пожарной охраны. Состояние и перспективы использования (системы подвижной радиосвязи) / А.Г. Грущинский, В.И. Зыков, В.В. Дятлов. - М.: ВНИИПО, 1999. - 126 с.

10. Методические указания на курсовое проектирование по дисциплине «Автоматизированные системы управления и связь» / В.И. Зыков, В.В. Коробков, А.Б. Мосягин, Д.Ю. Нечаев. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. - 74 с.

11. Шаровар, Ф.И. Автоматизированные системы управления и связь в пожарной охране / Ф.И. Шаровар. - М.: Радио и связь, 1987. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru

...