Введение к работе
.Актуальность работы. Современный период научно-технического прогресса характеризуется стремительным развитием информационных технологий во всех отраслях человеческой деятельности. Отличительной особенностью такого развития в области гелекоммунккациошых систем является преобладающий рост систем мобильной радиосвязи (МРС).
Системы МРС играют важнейшую роль в обеспечении обслуживания, регулярности и безопасности воздушного движения в гражданской лышщт (ГА), технологической деятельности авиапредприятий, в автоматизации информационных и управляющих систем ГА.
Анализ мирі того рынка современных средств телекоммуникаций показывает, что наиболее стабильно и динамично в области МРС развіаіаютсл сотовые системы МРС (ССМРС). Поэтому разработка методов повышения эффективности таких мобильных телекоммуникационных систем как ССМРС является актуальной для многих областей применения МРС, в том числе и для ГА.
Исследованиям эффективности и помехоустойчивости систем МРС посвящено большое число работ. Среди них можно отметить работы Л.Г.Зкжо, А.В.Доровских, А.А.Сикарева, С.Г.Бунина, В.А.Игнатова, СМ.Паука, И.М.Пышкина, Л.Е.Ва-ракина, У.К.Ли, У.К.Дже ікса и других авторов. Однако вопросы, связанные с іюстрогнием оптимальных структур сетей ССМРС, с анализом надежности доставки сообщений, с разработкой обобщенных моделей многократного использования частот и взаимных внутрисистемных помех, с оптимизацией радиосвязи в зоне базовой станции (БС), с анализом совместного воздействия помех и аппаратурных отказов на эффективность дискретного радиоканала мобильного абонента (МА), с прогнозом развития ССМРС исследованы в значительно меньшей степени и требуют специального изучения.
Целью диссертационной работы является разработка методов повышения эффективности и обеспечения достоверности передачи информации в мобильных телекоммуникациошіьіх системах.
Для достижения указанной цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:
- проведен анализ состояния н особенностей развития перспективных систем МРС;
- разработаны и исследованы модели: топологической струк
туры ССМРС,, наземной сети БС (НСБС), обобщенная и част
ные многократного использования частот, канала радиосвязи мо
бильной станции (МС), процесса обслуживания сообщении МА,
оценки эффективности низовой сети радиоканалов БС, оценки
эффективности дискретного радиоканала БС, прогнозирования
развития ССМРС в заданном регионе;
- разработаны методики и решены задачи оптимизации
структуры НСБС, структуры ССМРС, дискретного радиоканала
БС; низовой сети БС; прогнозирования уровня развития теле
коммуникационных систем в заданном регионе.
Методы исследования. При решении поставленных задач были использованы методы теории вероятностей, теории помехоустойчивости, теории систем массового обслуживания, теории телетрафика, теории прогнозирования, математического моделирования.
Научная новизна работы: состоит в том, что :
1. Разработана аналитическая модель топологической струк
туры НСБС, позволяющая определить оптимальную площадь
элемента поверхности для минимизации затрат на сеть.
-
Впервые разработана обобщенная модель многократного использования частот в ССМРС, отличающаяся тем, что учитывает структуру сот.
-
Предложена аналитическая модель канала радиосвязи МС, отличающаяся тем, что учитывает многократное использование частот, многолучевое распространение радиоволн и случайный характер трафика БС.
-
Предложена аналитическая модель процесса обслуживания сообщений в ССМРС, отличающаяся тем, что позволяет определять качество обслуживания с учетом параметров структуры сети БС, помехоустойчивости канале в БС и случайного характера перемещения МА.
-
Разработана аналитическая модель оценки эффективности низовой сети радиоканалов БС, отличающаяся тем, что учитывает качество обслуживания сообщений МА, создающих информационную нагрузку.
-
Предложена аналитическая модель для оценки эффективности дискретного радиоканала БС, отлпитающаяся тем, что учитывает кодовую скорость, пакетирование ошибок вследствие помех, интенсивности аппаратурных и номеховых отказов.
7.Впервые разработаны методики и решены задачи оптимизации структур:
НСБС по критерию минимума затрат;
ССМРС по критерию минимума количества сот на обслуживаемой территории;
низовой сети БС по критерию максимума экономической эффективности;
дискретного канала БС по критерию максимума эффективной скорости передачи информации.
8. Предложены модель н методика прогнозирования уровня развития телекоммуникационных систем. На защиту выносятся:
аналитическая модель обобщенной топологической структуры НСБС;
обобщенная аналитическая модель многократного использования частот, учитывающая структуру сот и случайный характер трафика БС;
аналитическая модель канала радиосвязи МС, учитывающая качество приема информации МА и различные модели многократного использования частот, многолучевое рэспростраиегаге радиоволн и случайность трафика БС;
аналитическая модель процесс;! обслуживания заявок МА в ССМРС, учитывающая качество обслуживания, параметры сети БС, параметры перемещения МЛ через зоны БС и наличие шумов и взаимных помех;
аналитическая .модель низовой сети каналов БС, учитывающая требуемое качество обслуживания сообщений МА;
аналитическая модель дискретного канала БС, учитывающая кодовую скорость, пакетирование ошибок вследствие помех, аппаратурные отказы; а восстановление канала;
методики и результаты решения задач оптимизации структур НСБС,ССМРС, низовой сети БС и дискретного канала БС;
аналитическая модель и методика прогнозирования уровня развития телекоммуникационных систем в заданном регионе.
Практическая ценность.
1. Разработан mi кет прикладных программ для таких моделей:
- канала радиосвязи МС;
- процесса обслуживания заявок в ССМРС.
А так лее задач:
- оптимизации структуры НСБС по критерию минимума за
трат;
оптимизации структуры ССМРС но критерию минимума количества сот;
оптимизации низовой сети БС по критерию максимума экономической эффективности;
оптимизации дискретного канала БС но критерию максимума эффективной скорости передачи информации;
прогнозирования роста народонаселения;
прогнозирования развития телекоммуникационных сетей.
-
Произведен прогноз изменения уровня развития телекоммуникационных систем для Королевслза Иордания и его губер-наторств. Разработаны рекомендации по разнитию телекоммуникационных систем в Королевстве Иордания.
-
Результаты исследований внедрены в учебный процесс на факультете АРЭО КМУГА в форме учебного пособия "Основы развития мобильных телекоммуникационных систем", и методических указаний по курсовой работе дисциплины "Основы теории связи и обмена данными", а также в государственном предприятии ОВД "Украерорух".
Личный вклад соискателя. Главные научные положения, результаты теоретических исследований, выводы и рекомендации, которые входят в диссертационную рабілу, получены соискателем самостоятельно.
Апробации работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научно-технических конференциях :
XVI отчетной НТК КМУГА (Киев, КМУГА, 1995 г.);
Всероссийской НК студентов и аспирантов "Новые информационные технологии" (Таганрог, ТГРУ, 1995 г.);
-XLIV студенческой НТК КМУГА (Киев, КМУГА, 1996г.);
-Международной НТК "Проблемы совершенствования систем аэронавигационного обслуживания и управления подвижными объектами" "Аэронавигация-96" (Киев, КМУГА, 1996 г.).
Публикации. Основные материалы г:о теме диссертации опубликованы із 6 научных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы v. двух приложений. Общий объем диссертации составляет 160 страниц, в том числе 100 страниц текста, 50 рисунков, 24 таблицы, 88 наименований использованных литературных источников, а также 36 страниц приложении.
