руемых телекоммуникационных систем, а также эффективно воспроизводить их траектории функционирования. Кроме того, разрабатываются эффективные методы статистического анализа случайных процессов, которые обеспечивают значительное уменьшение длины воспроизводимой траектории, которая необходима для построения соответствующих оценок с заданной точностью.

Метод гибридного моделирования [11] объединяет преимущества методов аналитического и имитационного моделирования, а также нивелирует их недостатки. Основу метода гибридного моделирования составляет декомпозиция общей модели исследуемой телекоммуникационной системы на ряд частных аналитических и/или имитационных подмоделей. Необходимо заметить, что декомпозиции могут подлежать как аналитические, так и имитационные модели. Выделяются два основных вида декомпозиции моделей - структурная и функциональная. При структурной декомпозиции каждая частная подмодель отображает функционирование некоторого структурного компонента моделируемой телекоммуникационной системы или ее фрагмента. Например, таким компонентом может быть отдельная мобильная или базовая станции, а также некоторая сота мобильной сети связи в целом. При функциональной декомпозиции каждая частная модель отображает некоторую функцию, реализуемую моделируемой телекоммуникационной системой. Например, такими функциями могут быть либо передача речи, либо передача коротких сообщений в мобильной сети связи. После построения частных подмоделей осуществляется их анализ и строятся необходимые частные оценки параметров. Эти оценки частных параметров затем интегрируются в оценки параметров моделируемой телекоммуникационной системы. Необходимо отметить, что метод гибридного моделирования еще не развился до уровня технологии. В общем случае, имеются большие проблемы в определении возможных границ декомпозиции моделируемой системы на частные подмодели, при интегрировании частных подмоделей, составляющих гибридную модель, а также в оценке точности декомпозиции. Но, несмотря на все эти трудности, метод гибридного моделирования находит свое применение, так как он является практически единственным методом решения ряда задач, а также позволяет значительно сократить необходимые вычислительные ресурсы.

20.1. Планирование систем радиосвязи

Бурное развитие систем радиосвязи требует особенно тщательного подхода к планированию радиосистем. Практически повсеместно можно встретить ситуацию, когда несколько операторов связи в одном регионе работают на близких или даже совпадающих частотах.

Обеспечить качественную радиосвязь можно лишь при условии оптимального использования частотных и энергетических ресурсов радиосистем [12-14]. Это означает, что при выборе мест расположения приемопередающих станций и их параметров необходимо учитывать все особенности рельефа местности. Кроме того, для каждой новой радиостанции антенна, ее ориентация и излучаемая передатчиком мощность должны выбираться так, чтобы в обстановке помех от расположенных по соседству чужих передатчиков обеспечить требуемое качество связи своим абонентам и минимизировать помехи другим радиосистемам, работающим в том же регионе. Решение этих сложных задач невозможно без использования компьютерных инструментов планирования радиосетей. Этот факт учитывается Госсвязьнадзором, требующим проводить все расчеты по планированию радиосети с помощью цифровой карты местности.

В настоящее время имеется несколько пакетов программ для решения задач планирования радиосетей - PLANET, ASTRIX, RADIUS, RPS-2 и др. Они используют цифровую карту местности как основу для проведения необходимых расчетов, содержат пополняемую базу данных с характеристиками антенн, передатчиков и приемников, отображают на экране схему размещения радиосети с возможностью редактирования ее элементов, позволяют проводить необходимые расчеты (уровень принимаемого сигнала, профиль радиотрассы и т.д.) с возможностью сохранения и печати результатов. В приведенном списке программ зарубежные представители (PLANET, ASTRIX) отличаются вьюокой ценой и необходимостью иметь дорогостоящую рабочую станцию. Рассмотрим основные характеристики программ RADIUS и RPS-2, разработанных в России.

Назначение и возможности программного комплекса RADIUS. Программный комплекс RADIUS предназначен для автоматизированного проектирования сетей радиосвязи в диапазоне частот 0,15...2,5 ГГц.

RADIUS позволяет:

- определить необходимое число, оптимальное расположение и требуемые параметры базовых станций (БС);

- рассчитать для любого участка распределение уровня радиосигнала для одной или нескольких БС;

- оценить форму и размеры ячеек;

- оценить трафик, число каналов и вероятность блокировки при различных гипотезах о демографической ситуации;

- провести автоматическое планирование частот;

- оценить зоны обслуживания по критериям С/1 (отношению сигнал/помеха), чувствительности, интенсивности трафика;

- подготовить итоговую документацию о проекте в текстовой и графической формах.

Следует отметить, что разрабатываемый проект может быть как совершенно новым, так и являться развитием уже действующей в данном регионе сети радиосвязи (т.е. включать в себя без изменения уже существующие БС). Работа пользователя в ПК RADIUS поддер-жена интерфейсом в стиле Windows с развитой системой меню и подсказок с использованием мыши и/или клавиатуры.

Исходными данными для проектирования сотовой связи являются общие данные сети; стандарт; число и частоты разрешенных радиоканалов; требуемая емкость; план сети с указанием возможных пунктов размещения БС.

В качестве технических параметров для проектирования используются характеристики стандартов, приемопередающего оборудования и антенн, условия распространения радиосигнала, необходимая мощность полезного сигнала, нагрузка на одного абонента, распределение абонентов по региону, допустимое блокирование связи и др.

Программный комплекс RADIUS предлагает пользователю набор классических моделей распространения, рекомендованных МСЭ-Р (ITU-R), в том числе;

- КОСТ 231 Уолфиша - Икегами (COST 231 Walfish - Ikegami) для городской, сельской и пригородной местности и открытого пространства, учитывающая как вьюоту зданий, так и расстояние между ними, а также ширину и направление улиц;

- КОСТ 231 Хата (COST 231 Hata) для города средней степени застройки, пригорода с умеренной плотностью деревьев и делового центра города с плотной застройкой;

- Окамура - Хата (Okumura - Hata) для городской местности пригородного типа и незастроенной местности;

- Келли - Ли (Kelly - Lee), которая настраивается по измерениям пользователя.

ПК RADIUS предоставляет возможности составления частотного плана в интерактивном и автоматическом режимах.

Интерактивное планирование осуществляется программным модулем, обеспечивающим назначение частот, как отдельным каналам, объединенным в частотную группу. ПК RADIUS позволяет легко назначить частоты каналам или группам. При этом число каналов, необходимое для обеспечения уровня блокировки, рассчитывается при моделировании трафика. Качество частотного плана проверяется модулем расчета отношения сигнал - помеха (С/1), которое может быть установлено пользователем. Участки местности, на которых нарушаются требования С/1, анализируются дополнительно.

В автоматическом режиме происходит назначение в соответствии с параметрами, выбранными пользователем. Частотный план может составляться как для всех ячеек сразу, так и для произвольной груп-

пы ячеек, выбранной пользователем. Качество частотного плана проверяется так же, как и в интерактивном режиме.

Исходная информация для моделирования трафика включает описание демографических данных и их распределение в пределах анализируемого региона.

Программный модуль моделирования трафика обеспечивает следующие возможности;

- расчеты на основе трех моделей; В-таблицы, С-таблицы, Пуассона;

- расчет и отображение распределения плотности нагрузки по региону;

- расчет трафика, блокировки связи и числа голосовых каналов для каждой ячейки;

- автоматическое назначение необходимого оборудования всем БС;

- проверка соответствия проекта требованиям надежности обслуживания и выделения тех ячеек, где эти требования нарушены;

- подготовка отчетной документации для каждой ячейки, перечисляющей необходимое оборудование;

- интерактивное изменение пользователем параметров, определяющих моделирование трафика;

- масштабирование трафика.

В программном комплексе RADIUS используются; географическая карта в цифровом виде, карта типов местности и застройки, карта рек и водоемов, карта автомагистралей, карта рельефа местности и др. Любая карта может отображаться на экране.

Исходной картографической информацией является географическое описание региона в формате MAPINFO или в каком-либо другом международном стандарте. ПК RADIUS содержит программы, создающие на основе этого описания карты, требуемые для его работы.

В режиме постоянного сопровождения курсора на экран выводится вьюота местности над уровнем моря (метры), а также положение курсора в любой из трех легко переключаемых систем координат: в географических (градусы, минуты, секунды), местных (километры) или графических координатах.

Для программного комплекса RADIUS создан банк данных, содержащий основные электрические характеристики антенн и диаграммы направленности в горизонтальных и вертикальных плоскостях. Базовый комплект банка данных содержит описание нескольких десятков антенн, широко применяемых в настоящее время. Для удобства пользователя они сгруппированы по частотам. Оператор может быстро и легко пополнять банк данных новыми антеннами, редактировать их характеристики и диаграммы направленности. В процессе работы над проектом он может в любой момент обращаться к банку данных, переназначая различные антенны для любой базовой станции.

Отличия и преимущества. В отличие от существующих отечественных и зарубежных программ, таких как Балтика , PLANET, ЕЕТ, ASTRIX и др., ПК RADIUS имеет ряд преимуществ, которые в основном связаны с планированием частот и заключаются в следующем.

Реализованный в программном комплексе RADIUS алгоритм планирования частот основан на оригинальном прямом неитерационном методе, позволяющем:

- оптимизировать С/1 при заданном числе каналов;

- минимизировать число каналов при заданной величине С/1;

- в особо сложных случаях предусмотрена возможность минимизации области, в которой соотношение С/1 не удовлетворяет требованиям.

Кроме того, в программном комплексе RADIUS реализовано разбиение Делоне, позволяющее изменять размеры ячеек в зависимости от мощности БС, трафика или географических особенностей местности.

Планирование радиосетей с помощью программы RPS-2. Программа RPS-2 предназначена для планирования радиорелейных, транкинговых и сотовых радиосистем и радиодоступа.

Исходными данными для планирования радиосети являются;

- цифровая карта местности, на которой размещается планируемая радиосеть;

- тип сети (радиорелейная сеть, транкинговая сеть, система радиодоступа, сотовая сеть);

- радиостандарт, в соответствии с которым сеть функционирует;

- технические харакгеристики используемого оборудования (антенн, приемопередатчиков).

Программа позволяет:

- размещать радиостанции в заданном месте рассматриваемой территории;

- редактировать карту путем добавления пользователем отдельных препятствий из имеющегося списка;

- анализировать системы, работающие в любом из известных стандартов ( NMT-450, AMPS, D-AMPS, GSM-900, GSM-1800, IS-95, SmarTrunk, MPT 1327, EDACS, CT2, DECT и т.д.), выбрав его из предлагаемого списка;

- определять для радиостанций состав оборудования из базы данных, которая может пополняться и редактироваться пользователем;

- задавать и редактировать распределение плотности трафика в рассматриваемом регионе (для систем радиодоступа, сотовых и транкинговых систем), что позволяет анализировать характеристики системы в условиях различной ее загрузки;

- рассчитывать, отображать на экране и вьщавать на печать основные характеристики анализируемой сети;

- оптимизировать параметры планируемой сети путем изменения местоположения радиостанций, а также варьируя состав и технические характеристики размещаемого на них оборудования;

- анализировать показатели электромагнитной совместимости планируемой сети; для решения этой задачи программа рассчитывает помехи от всех расположенных в рассматриваемом регионе передатчиков, а в случае, если несколько передатчиков находится в одном месте, выдает предупреждение о возможных интермодуляционных помехах третьего или пятого порядка;

- отображать результаты измерений уровня принимаемого сигнала и сравнивать их с результатами расчета.

Программа RPS-2 работает на базе растровых карт местности. Минимальный набор карт вкпючает в себя карту вьюот местности, карту типов местности и векторные объекты (дороги, реки, наименования населенных пунктов и т.д.).

В программе RPS-2 имеются необходимые для выполнения расчетов базы данных, включающие:

- электрические параметры (диэлектрическая проницаемость и проводимость) всех типов поверхности;

- параметры атмосферы, влияющие на распространение радиоволн в зависимости от климатической зоны, в которой расположена анализируемая радиосеть;

- пополняемая пользователем база данных с техническими характеристиками антенн и приемопередатчиков.

Для любой радиостанции планируемой или анализируемой радиосети с помощью программы RPS-2 можно:

- определить область прямой видимости;

- предсказать уровень сигнала (покрытие) в заданной окрестности с учетом диаграммы направленности излучающей антенны;

- указать требуемую мощность излучения абонента, достаточную для надежного приема его сигнала;

- рассчитать помехи от близлежащих и далеко расположенных радиостанций.

Для любой пары радиостанций, объединенных в радиолинию, программа RPS-2 позволяет:

- анализировать профиль между точками расположения радиостанций;

- рассчитывать потери распространения между передающей и приемной антеннами, сигнал на входе приемной антенны, вероятности безотказной работы радиолинии.

Указанные расчеты базируются на рекомендациях МСЭ-Р (ITU-R) или описанных в литературе известных и проверенных моделях.

С целью сокращения времени расчета при оптимизации сети или для сравнения помимо строгих методов возможно использование из-