вестных статистических моделей распространения радиоволн (Hata, Walfisti - Ikegami).

Основой для расчета показателей надежности связи являются рассчитанные для заданной радиолинии запасы на замирания, исходя из которых определяются вероятность и время безотказной работы линии в течение заданного периода времени. Расчеты проводятся по рекомендациям МСЭ-Р и с учетом возможного ослабления сигнала во время дождя с использованием статистики выпадения осадков в различных климатических зонах.

Для транкинговой, радиодоступа и сотовой сетей программа RPS-2 позволяет получить:

- изображение мощности принимаемого сигнала (покрытие) в рассматриваемом регионе;

- изображение мощности, которую должен излучать абонент, чтобы его сигнал принимался базовой станцией;

- изображение сбалансированности системы, т.е. участков местности, где есть обслуживание с заданным качеством связи в прямом и обратном направлениях или только в одном (каком именно) направлении, или обслуживание отсутствует в обоих направлениях;

- энергетический анализ (энергетический бюджет) прямой и обратной линий системы.

При проведении планирования сотовой сети дополнительно выдаются изображения:

- зоны наилучшего обслуживания каждым сектором каждой станции;

- участков местности, где возможно переключение (hand-off) между различными секторами одной ипи разных базовых станций;

- отношения сигнал - помеха для заданного сигнала. Сравнительный анализ расчетов, выпопненных программой RPS-2

и одной из наиболее известных в области планирования радиосетей программой PLANET, приводит к выводу о примерно одинаковых возможностях зтих программ по достигаемой точности вычиспений.

Опыт использования программы RPS-2 для ппанирования радиорепейных, транкинговых и сотовых сетей в регионах с различными характеристиками рельефа местности и климатическими условиями (Московская, Новосибирская, Вологодская, Сахалинская области и др.) свидетельствует о высокой эффективности ее применения.

20.2. Оценивание вероятностно-временных характеристик систем радиосвязи

Класс вероятностно-временных характеристик систем радиосвязи достаточно широк. В этот класс входят такие характеристики, как про-

ИЗВОДительность системы при предоставпении сервисов различных типов, задержки передачи разпичных видов информации между раз-пичными компонентами тепекоммуникационной системы, коэффициенты испопьзования разпичных компонентов этих систем, размеры буферов, необходимых дпя промежуточного хранения передаваемой информации, и др. Эти характеристики, как правипо, явпяются производными от соответствующих спучайных процессов, которью имеют место при функционировании систем абонентского беспроводного доступа.

Дпя оценивания вероятностно-временных характеристик испопьзуются как аналитические модели, так и имитационные. В качестве аналитических моделей распространены Марковские процессы разпичных типов, модели теории очередей, а также сети систем массового обслуживания различных типов. Как уже быпо отмечено выше, универсапьных методов построения модепей тепекоммуникационных систем различного назначения не существует. В каждом случае необходимо учитывать индивидуальные особенности функционирования моделируемых систем. Технологию построения модепей таких систем рассмотрим на примере модепирования системы беспроводного абонентского доступа стандарта DECT.

Моделирование передачи данных в режиме обмена короткими сообщениями в системе беспроводного абонентского доступа стандарта DECT

Основные понятия теории сетей массового обслуживания.

Одним из мощных инструментов математического модепирования тепекоммуникационных и информационных систем являются сети систем массового обслуживания. Модели, основанные на сетях массового обслуживания, позвопяют учесть бопьшинство комбинаций задержек, которые претерпевают процессы передачи и обработки разнотипных информационных потоков. Эти модепи позвопяют оценить широкий спектр вероятностно-временных характеристик телекоммуникационных систем, таких как коэффициенты испопьзования разпичного оборудования, разнообразные задержки, которые возникают при передаче информации, размеры буферной памяти компонентов моделируемой системы, вероятности потери элементов информационных потоков.

Модепь передачи данных в системе беспроводного абонентского доступа стандарта DECT разработана в виде однородной замкнутой сети массового обспуживания. Такая сеть опредепяется спедующим кортежем (набором параметров сети массового обслуживания);

r = (L, Л/, W, г, Д 0,ri),

(20.1)

где L - число систем массового обслуживания в составе сети; N -число требований (заявок), которые постоянно циркулируют по сис-

темам обслуживания сети; W = {Wi, i = хЦ\ r = {r/,/ = 1,L} - вектор числа идентичных обслуживающих приборов в составе систем сети; D = {О/, / = 1,/-} - вектор дисциплин обслуживания требований в системах сети; 0 = (9 у), /,У = 1,L - маршрутная матрица сети обслуживания, элемент 9 ; определяет вероятность перехода требования в у-ю систему по окончании обслуживания в /-й системе, ц(п) = {ц/(п), / = 1,l} - вектор функций интенсивностей обслуживания требований в узлах сети в зависимости от ее состояния neQ(/V,L) *.

Существующие методы анализа и расчета сетей массового обслуживания обеспечивают вычисление широкого ряда характеристик их стационарного режима функционирования. Для однородных и замкнутых сетей обслуживания таковыми являются следующие;

- Pin} - распределение вероятностей пребывания сети обслуживания в ее состоянии л е Q(/V,L);

- Р{п, =s}, s = 0,N, / = 1,L - распределение вероятностей числа требований, которые пребывают в системе с номером /;

Wi e{M,GI}. Если Wj = М , то времена обслуживания требований в соответствующей системе имеют экспоненциальное распределение. Если И/, = G/, то времена обслуживания требований в соответствующей системе имеют распределение общего вида, которое определяется математическим ожиданием и дисперсией. D, € {FCFS, LCFSPR, PS, IS, FS} . Если D, = FCFS , то поступившие требования в /-ю систему обслуживаются в соответствии с дисциплиной First-Come-First-Served - первый пришел - первый обслужен. Если О, = LCFSPR , то поступившие требования в 1-ю систему обслуживаются в соответствии с дисциплиной Last-Come-First-Served with Preemptive Resume - последний пришел - первый обслужен с преимущественным дообслуживанием. Если О, = PS . то поступившие требования в /-ю систему обслуживаются в соответствии с дисциплиной Processor Sharing - разделение процессора, при которой производительность обслуживающего прибора равномерно распределяется между всеми требованиями, пребывающими в данной системе. Если О, =IS , то поступившие требования в /-ю систему обслуживаются в соответствии с дисциплиной Infinite Server - обслуживание с бесконечным число обслуживающих приборов, при которой суммарная производительность системы обслуживания прямо пропорциональна числу требований, пребывающих в этой системе. Если D, = FS , то поступившие требования в /-ю систему обслуживаются в соответствии с дисциплиной Finite Server - обслуживание с конечным числом обслуживающих приборов, при которой, если поступившее в систему требование застает все обслуживающие приборы занятыми, то оно переходит для обслуживания в следующую систему в соответствии с маршрутной матрицей сети.

Вектор h = {п П2,...,п ...П1 ), л, г= О, П;=Л/ определяет состояние сети об-

служивания (допустимое распределение Л/требований по L системам), а множество Q(/V,L) всех возможных векторов данного типа определяет пространство состояний сети обслуживания. Общее число таких состояний \n(N,L)\ = С[1.

- Р{п =s}, s = 0,r / = 1,L - распределение вероятностей числа требований, которые обслуживаются приборами системы с номером /;

- P{nf=s}, s = 0,N, / = 1,L - распределение вероятностей числа требований, которые ожидают начала обслуживания в очереди системы с HOjuiepoM /;

- р = (р/), / = 1,L - коэффициенты использования производительности обслуживающих приборов систем сети обслуживания;

- X = {ki), / = 1,L - интенсивности потоков требований, которые поступают в системы сети обслуживания;

- п = (п ), / = 1,L - математические ожидания числа требований, которые пребывают в системах сети обслуживания;

- л*= (л;*), / = 1,L - математические ожидания числа требований, которые обслуживаются приборами систем сети обслуживания;

- л* = (л* ),/= 1,L - математические ожидания числа требований, которые ожидают начала обслуживания в очередях систем сети обслуживания;

- t/ = (t7,), / = 1,L - математические ожидания времен пребывания требований в системах сети обслуживания. Время пребывания требования в системе определяется как длительность интервала времени, от момента поступления требования в систему до момента завершения его обслуживания;

- v = {vi), i = XL - математические ожидания времен обслуживания требований в системах сети обслуживания. Время обслуживания требования определяется как сумма всех интервалов времени, в течение которых требование обслуживается приборами системы, и которые расположены между моментами поступления требования в систему и завершения его обслуживания;

- w = {wi), i = XL - математические ожидания времен ожидания требованиями начала обслуживания в очередях систем сети обслуживания; Время ожидания требования определяется как сумма всех интервалов времени, в течение которых требование пребывает в очереди системы, и которые расположены между моментами поступления требования в систему и завершения его обслуживания;

- t ={ti), / = 1,L - математические ожидания времен реакции Для требований, обслуженных в системах сети обслуживания. Время реакции определяется длительностью интервала времени между моментом окончания обслуживания требования в системе и моментом первого его поступления в эту же систему;

- т = (т/,у), /=1,L - математические ожидания времен перехода требований между системами сети обслуживания. Время перехода требования между системами определяется длительностью интервала времени между моментом окончания обслуживания требования в первой системе и моментом первого его поступления во вторую систему. Основные алгоритмы и методы расчета, разработанные для различных типов сетей обслуживания и оценивания их различных вероятностно-временных характеристик, приведены в [16, 17].

Концептуальная модель. Рассмотрим использование системы беспроводного абонентского доступа стандарта DECT для предоставления различных информационных сервисов, связанных с передачей цифровых данных, например для подключения к сети Интернет. Общая схема такого применения приведена на рис. 20.1. Предполагается, что пользователь с помощью мобильного телефона подключает свой карманный компьютер или ноутбук. Базовая станция соты подключается к телекоммуникационной сети общего назначения с помощью специального шлюза. При обычном dial-up подключении устанавливается постоянное на время сеанса коммутируемое соединение между шлюзом и пользователем, по которому осуществляется взаимодействие с выбранным информационным сервером.

Шлюз

Транспортное соединение Сервер - Шлюз

Транспортное соединение Клиент - Шлюз

Сота DECT

Клиенты

Рис. 20.1. Общая схема использования системы абонентского беспроводного доступа стандарта DECT для передачи цифровых данных

Однако широко известно, что трафик при таких подкпючениях характеризуется значитепьной неоднородностью и его мгновенное значение интенсивности может изменяться в бопьшом диапазоне. Это приводит к нерациональному испопьзованию пропускной способности системы, особенно при низкой интенсивности передаваемого трафика. В этом спучае рационапьно испопьзовать режим передачи коротких сообщений, который предусмотрен в стандарте абонентского беспроводного доступа DECT. В этом режиме мобипьная и базовая станции используют ресурс среды передачи данных не на всем периоде соединения, а топько в моменты напичия данных дпя передачи.

При организации подключения с помощью режима передачи коротких сообщений создаются два транспортных соединения между попьзоватепем и шпюзом, между сетью стандарта DECT и телекоммуникационной сетью общего назначения. Транспортный блок данных при передаче его в направпении от пользователя до шлюза или в обратном направпении разбивается на поспедоватепьность коротких сообщений, которые передаются отдепьно и собираются в транспортный бпок данных при завершении передачи всех коротких сообщений, его составпяющих. Принятый шпюзом транспортный бпок передается соответствующему информационному серверу в соответствии с испопьзуемыми в тепекоммуникационной сети протокопами транспортного и сетевого уровня (например, стек протокопов TCP/IP [18]). Таким образом, функции шпюза во многом анапогичны функциям прокси сервера в сети Интернет. Поэтому с целью ускорения передачи данных от информационного сервера к попьзоватепям целесообразно функциональные возможности прокси сервера добавить к функциям такого шлюза.

Таким образом на мобильную станцию поступает поток коротких сообщений. Короткое сообщение характеризуется тем, что его передача укладывается в один временной спот. Очередное поступившее короткое сообщение записывается в буфер мобипьной станции. Еспи в момент поступпения очередного короткого сообщения соединение между базовой станцией и мобильной является установленным, то оно передается в выдепенном дпя этой мобильной станции временном слоте. В противном спучае начинается процедура yctaнoвпeния соединения. При установпении соединения мобипьная станция посылает примитив Запрос - установпение соединения в выбранном временном слоте. Если базовая станция обнаруживает конфликт при доступе к выбранному временному слоту, то этот примитив передается повторно. Еспи конфпиктов не обнаружено, то мобипьная станция передает примитив Запрос - данные . Еспи базовая станция неправильно приняла этот примитив, то он передается повторно в том же временном слоте следующего фрейма. В случае правильного приема базовая станция в соответствующем временном слоте этого же