Підвищення ефективності функціонування систем рухомого радіозв'язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації, Київ, Україна

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ФУНКЦІОНУВАННЯ СИСТЕМ РУХОМОГО РАДІОЗВ'ЯЗКУ

Феріма Ю.В., Ляшенко Г.Т.

Розглядаються питання оптимізації систем рухомого радіозв'язку спеціальних користувачів, а також методи вдосконалювання систем, запропонований критерій ефективності функціонування.

Для забезпечення надійного та якісного керування силами й засобами систем рухомого зв'язку необхідно оптимізувати існуючі системи спеціальних користувачів. цифровий радіозв'язок радіоперешкода частотний

Актуальність даного проблеми обумовлена збільшенням кількості технічних засобів радіозв'язку, необхідністю роботи в умовах навмисних радіоперешкод в одному частотному діапазоні аналогових й цифрових радіозасобів й радіомереж, організацією захищеного радіозв'язку із забезпеченням заданої зони обслуговування абонентів в умовах завантаженості радіочастотного спектра.

Існуючі системи рухомого радіозв'язку спеціальних користувачів представляють собою традиційні (з фіксованою частотою) або транкінгові мережі, побудовані по принципах одночастотного або двочастотного симплекса.

Одним з перших етапів вирішення завдання оптимізації систем рухомого зв'язку є визначення критеріїв оптимальності, досягнення яких повинне приводити до максимальної ефективності функціонування системи.

Оцінка ефективності систем зв'язку може бути різною.

В [1] розглядаються різні показники ефективності, пов'язані з імовірністю відповідності систем зв'язку своєму функціональному призначенню.

де імовірність досягнення системою мети, безліч припустимих значень показників ефективності.

В [2] під ефективністю систем радіозв'язку розуміється здатність систем виконувати поставлені завдання в заданих умовах функціонування, що залежить від таких факторів, як живучість, надійність, перешкодозахищеність. При цьому найбільш важливим фактором, що визначає якість функціонування систем радіозв'язку, є перешкодозахищеність, що пропонується оцінювати ймовірністю помилок при прийомі інформації в умовах дії перешкод.

Однак реалізувати критерії на практиці для систем рухомого зв'язку у реальних умовах експлуатації досить важко, тому що їхнє визначення засноване на імовірнісній концепції оцінки ефективності.

Критерій оптимальності повинен задовольняти наступним вимогам:

1. Однозначності рішення поставленого завдання оптимізації.

2. Математичним співвідношенням, що приводять до вирішення поставленого завдання.

3. Універсальності з погляду застосування як до аналогових, так і цифровим систем зв'язку.

4. Фізичному змісту, можливості визначення в реальних умовах експлуатації систем рухомого зв'язку.

Для систем рухомого зв'язку спеціальних користувачів сигнали взаємодії, з одного боку, є детермінованими, тобто з відомими параметрами, і завдання прийому такого сигналу полягає у встановленні факту його виявлення, вимірі рівня, фази й т.д. З іншого боку, у прийомних пристроях, в умовах дії навмисних радіоперешкод, необхідно відновити повідомлення з мінімально можливими відхиленнями від вихідного повідомлення.

Тому на практиці для аналогових систем рухомого зв'язку актуальним критерієм залишається критерій максимуму відношення сигнал/шум на виході системи, для цифрових систем - критерій мінімуму середнього квадрата помилки. При цьому мінімум середнього квадрата помилки досягається шляхом максимізації відношення сигнал/шум.

Основним призначенням систем рухомого зв'язку спеціальних користувачів є забезпечення абонентів якісним, надійним і захищеним зв'язком у заданій зоні обслуговування.

Захищеність зв'язку - здатність забезпечити конфіденційність, цілісність і доступність інформації легальним абонентам [3].

Із цього погляду, для захищених систем рухомого зв'язку як критерій оптимальності доцільно використати відношення сигнал/перешкода по потужності на виході систем у заданій зоні обслуговування при виконанні вимог по безпеці й достовірності переданої інформації.

,

де відношення сигнал/перешкода в системі передавач/приймач, мінімально допустиме відношення сигнал/перешкода, відповідно ймовірність помилкового прийому та ймовірність помилкового захисту від несанкціонованого доступу до систем рухомого зв'язку й вимагаємо імовірність помилкового прийому.

Можна визначити наступні методи оптимізації для реалізації систем рухомого зв'язку, що задовольняють вимогам оптимальності:

частотний;

структурний;

параметричний.

Частотний метод припускає рішення питань раціонального використання частотного ресурсу у виділених для роботи систем рухомого зв'язку діапазонах частот. При цьому необхідно проведення наступних основних заходів.

1. Використання радіомереж з меншим канальним розносом у виділених частотних діапазонах: з 25 кГц на 12,5 кГц й 6,25 кГц із збереженням зон покриття.

2. Забезпечення електромагнітної сумісності радіомереж, особливо відносно перешкод по сусідніх й побічних каналах, а також інтермодуляційних перешкод.

3. Забезпечення запасу загасання відношення сигнал/завада в заданій зоні обслуговування абонентів не менш 20 дб.

Діючі радіостанції дозволяють перейти на менший канальний рознос, однак не вирішені питання забезпечення електромагнітної сумісності радіозасобів й радіомереж, захищеності радіоканалу, сполучення аналогових та цифрових засобів.

Структурний метод оптимізації описує забезпечення живучості систем рухомого зв'язку. Під структурною живучістю розуміється властивість систем зберігати цілісність структури при впливі дестабілізуючих факторів [1] (наявність декількох шляхів установлення зв'язку для абонентів системи, резервування напрямків і ліній зв'язку).

Для обліку структурної живучості систем зв'язку можливо використати ймовірність встановлення зв'язку між абонентами системи:

АБ_i - АБ_j, де АБ -- абонент, i й j -- номера абонентів.

Структурну живучість систем рухомого зв'язку можна визначити в такий спосіб:

,

де ймовірність структурної живучості, ймовірність встановлення зв'язку між абонентами системи.

Ймовірність встановлення зв'язку між абонентами системи залежить від багатьох факторів. Для її запису можливо використання наступного відношення:

де Р_рзi,j -- імовірність працездатності i та j технічних засобів радіозв'язку; Р_емоi,j -- імовірність, що характеризує електромагнітну обстановку в місцях розташування i та j технічних засобів; Р_пi,j -- імовірність, що характеризує здатність радіоканалу забезпечити проходження сигналу між i та j технічними засобами (абонентами) з меншими втратами; Р_рi,j -- імовірність наявності резервних напрямків зв'язку між i та j технічними засобами в заданій структурі системи рухомого зв'язку.

Важливим напрямком структурної оптимізації систем є резервування напрямків зв'язку, яке можна забезпечити як на програмному, так і на технічному рівнях.

Параметричний метод реалізується шляхом визначення набору параметрів для системи зв'язку спеціальних користувачів, які найбільшою мірою впливають на якість й надійність зв'язку між абонентами й оптимізують обраний критерій контролем даного набору параметрів у реальних умовах експлуатації.

Надійність систем рухомого зв'язку досягається застосуванням засобів відповідно до їх призначення й вимогами до експлуатації, відповідністю параметрів засобів зв'язку значенням, зазначеним у нормативно-технічній документації.

Якість - властивість або сукупність властивостей систем рухомого зв'язку, що обумовлюють їхня придатність до використання за призначенням [2]. Як було зазначено вище, домогтися підвищення надійності системи зв'язку спеціальних користувачів можливо перевіркою параметрів системи у реальних умовах експлуатації.

Стан вище вказаної системи у будь-який момент часу можна описати за допомогою вектора приватних показників якості:

де Y₁(t),..., Y_n(t) - компоненти вектора показника якості, що характеризують найбільш істотні властивості елементів системи зв'язку спеціальних користувачів і процесу їхнього функціонування.

Показник якості систем зв'язку являє собою вектор, компоненти якого - показники окремих властивостей, що представляють собою частки, одиничні показники якості систем.

Пропоновані методи оптимізації існуючих систем зв'язку спеціальних користувачів мають практичне значення. Їхнє виконання в повному обсязі являє собою складне технічне завдання. Однак реалізація навіть окремих етапів оптимізації дозволить підвищити ефективність функціонування систем вцілому.

Література

1. Основы построения систем и сетей передачи информации: учебное пособие для вузов / В.В. Ломовицкий [и др.]; под ред. В.М. Щекотихина. М.: Горячая линия-Телеком, 2005. 382 с.

2. Борисов В. И., Зинчук В. М. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. 2-е изд., испр. М.: РадиоСофт, 2008. 260 с.

3. Галкин В. А. Цифровая мобильная связь: учебное пособие для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. 432 с.

Размещено на Allbest.ru