о 10 ---/ = 184 бит

50 к / = 500 бит

l-a = 0;2-Q=l; 3-0 = 2

Рис. 21.5. Вероятности Рк(1) повторной передачи информационного пакета от числа к активных MS

к 20

---/=184 бит

-/ = 500 бит

128 X (кбит/с)

Рис. 21.6. Среднее число к занятых MS -> BS каналов передачи данных в зависимости от интенсивности входного потока данных X

0,5 -

-7 -б 20/г

A.l=1200 бит/с 2=2400 3=4800 U=9600 Х5=14400 .6=19200 ,7=28800 8=33600 9=48000 Х.1О=5600О >-11=б4000 >-12=128000

/500 бит

-121

-111 101

Рис. 21.7. Распределение вероятностей я для ряда значений интенсивности входного потока данных X и для длин кадра /* = 184 бит и /* = 500 бит

На рис. 21.6 представлена зависимость среднего числа к активных MS в зависимости от интенсивности входного потока данных X для двух значений длин кадра 1 . На рис. 21.7 представлены зависимости вероятностей я от числа /с активных MS для 12 значений интенсивностей потока данных X и для двух значений длины кадра h = 500 бит и 4= 184 бит.

На рис. 21.8 представлены вероятности JD > потери информационного пакета в мобильной станции в зависимости от интенсивности входного потока данных X для двух указанных значений длины кадра Ifr.

На рис. 21.9 представлены средние времена f) нахождения кадров в буферах мобильных станций (жирные линии) и средние времена f (fr) корректной доставки кадров до базовой станции (тонкие линии) в зависимости от интенсивности входного потока данных X для двух указанных значений длины кадра 1,г. На рис. 21.10 представлены средние размеры n(w) занятых частей буферов мобильных станций в зависимости от интенсивности входного потока данных X для двух указанных значений длины кадра ifr. На рис. 21.11 представлены общие коэффициенты использования MS -> BS каналов р(<л> (жирные линии) и коэффициенты использования MS -+ BS каналов повторно передаваемыми кадрами р(п>) (тонкие линии) в зависимости от интенсивности входного потока данных X для двух указанных значений длины кадра Ifr.

HHSfeUv.

- °1 2

/ = 600 бит

128 X (кбит/с)

rfh, Рис. 21.8. Вероятности потери информационных пакетов р<* в MS

Xi т

в зависимости от интенсивности входного потока X

/ = 600 бит

128 X (кбит/с)

Ъ Рис. 21.9. Средние времена пребывания кадров в буфере MS t и средние времена корректной доставки кадров до BS t в зависимости от интенсивности входного потока данных X

kit б

---/=184 бит

-/ = 500 бит

128 X (кбит/с)

ц\ЩЗЩ in. Рис 21.10 Средний размер пьп занятой части

1*Нй 1 буфера кадров MS в зависимости от интенсивности 8Н0Ш t входного потока данных X

в (mmh

0,75 0,5 0,25

О 1,2

---/ = 184 бит

-/ =

128 X (кбит/с) Н5 500 бит

Рис. 21.11. Общий коэффициент использования р MS -у BS каналов передачи данных и коэффициент использования этого же канала р повторными передачами кадров в зависимости от интенсивности входного потока данных X

Представленные результаты моделирования не тактированной CDMA системы передачи данных хорошо согласуются с рядом результатов аналитического и имитационного моделирования подобных систем. Полученные результаты показывают, что реальное использование таких систем в режиме передачи данных возможно только при интенсивности входного потока данных Л < 28 кбит/с и числа активных мобильных станций К < 20. В противном случае трафик повторно передаваемых кадров значительно возрастает, а вероятность потери информационного пакета стремится к 1, из-за увеличения эффекта взаимного влияния мобильных станций при их множественном доступе к общей среде передачи данных.

Представленные результаты моделирования не тактированной CDMA системы передачи данных получены на ЭВМ Р-166 ММХ с 64 МБ RAM под управлением Windows-2000 Professional. В зависимости от значения параметра X требуется от 3 до 10 мин времени расчета для получения одной точки представленных в данном разделе графиков. Время получения одной точки будет возрастать до 5-6 ч, при возрастании числа К мобильных станций до 50 и возрастании размера окна w процедуры LAPB с 8 до 16.

В главе описана гибридная модель не тактированной мобильной CDMA системы, которая функционирует в режиме передачи данных. Она является объединением К подмоделей М, разработанных в классе сетей массового обслуживания и подмодели Mst, разработанной в классе марковских процессов. Используемый способ декомпозиции модели позволяет вместо степенной зависимости получить линейную зависимость размера пространства состояний модели от числа К мобильных станций в исследуемой CDMA-системе передачи данных. Предложенная модель позволяет оценивать 27 различных вероятностно-временных характеристик не тактированной CDMA-системы передачи данных в зависимости от ее 12 входных параметров. Она является эффективной и простой в использовании. Представленные результаты хорошо согласуются с ранее опубликованными результатами исследований. Разработанная модель может быть эффективно использована для нахождения оптимальных режимов функционирования таких систем.

Контрольные вопросы

1. Чем определяется вероятность непровального приема пакетов в CDMA-системе

2. Состав и структура подмоделей гибридной модели CDMA-системы.

3. Дайте определение f-режиму функционирования CDMA-системы.

4 Приведите основные вероятностно-временные характеристики, оцениваемые моделью CDMA-системы.

Список литературы

Varoslavtsev A.F., Shuvalov W.P. Performance model of CDMA unslotted system Proceedings of the CiC 2002, 7th CDMA International Conference, Seul Source Korea, 2002

Okada H., Yamazato Т., Katayama M., Ogawa A. CDMA Unslotted ALOHA systems with finite buffers Proceedings IEEE 1998 International Conference on Universal Personal Communications, 5-9 October, 1998 - Florency - Italy - IEEE - v 2 -P 1143-1147

Holtzman J.M. A simple, accurate method to calculate spread-spectrum multiple-access error probability IEEE Trans Commun, 1992 - Vol 40 - №3 - P 461-464

Глава 22. Моделирование локальной сети

передачи данных в составе системы геомеханического мониторинга

11-

О -Nf -Oh

Результаты математического моделирования LAN-системы геомеханического мониторинга (СГМ) использовались при выборе алгоритмов функционирования ее компонентов (центральной и ретрансляционной станций), при выборе состава и структуры программного обеспечения измерительных комплексов, при разработке топологии сети, протокола доступа в сеть периферийных станций, а также выработке процедур управления сетью [1 ].

22.1. Концептуальная модель

Структура локальной сети СГМ (рис. 22.1) определяется ее назем-i ной частью - центральная станция (ЦС), подключенная к вычислитель-]

Наземная часть

д

л < га

>з: 2 I m га

- пег

]йс]]д

МК МК

ш 3-

о; те I

а> m

Рис. 22.1. Структурная схема СГМ

22.1. Концептуальная модель

ному комплексу шахты (ВКШ), и подземной частью - периферийные (ПС), ретрансляционные (PC) и измерительные станции (ИС), датчики состояния контролируемого массива горных пород (Д), которые связаны с ВКШ через магистральные каналы (МК) и главный магистральный канал (ГМК). Основную долю полезной нафузки сети составляют потоки информации, передаваемые от ИС к ЦС для последующей обработки их соответствующим сервером. Данные, передаваемые по обратному каналу от ЦС к ИС, используются в ИС для управления режимом обработки сигналов от датчиков (выделение полезного сигнала на фоне технологического шума, вычисление спектральных характеристик сигналов, локализация источников сигналов и т.д.).

Сеть имеет древовидную топологию, что в первую очередь определено подземными условиями развертывания ЛВС СГМ. К ЦС возможно подсоединение до восьми линий связи, образующих главный магистральный канал. Древовидная структура сети образуется за счет подключения к каждой линии связи до восьми PC, которые концентрируют до восьми дуплексных цифровых каналов, образующих магистральные каналы. Скорость передачи данных в главных магистральных каналах (подключенных к ЦС) и магистральных каналах (подключенных к PC) - 1200, 4800 бод. ПС обеспечивает накопление данных, поступающих от ИС, передачу и прием сообщений в сеансе связи с ЦС, обмен данными с ИС. К одной ПС может быть подключено до четырех ИС.

ЦС управляет доступом периферийных станций к дереву магистральных каналов и организацией сеансов связи с ПС. Управление работой сети осуществляется на основе использования протокола коллективного доступа с разделением времени. Доступ к дереву магистральных каналов, связанных с одним главным магистральным каналом, распределяется между всеми ПС, подключенными к данному дереву (каждая ПС связанна только с одним магистральным каналом).

При организации сеанса связи с ПС центральная станция вызывает требуемую ПС, принимает от ПС сообщение об ее состоянии (готовность ПС, наличие в ПС информации, предназначенной для передачи в ЦС), осуществляет прием накопленных в ПС данных. ПС извещает центральную станцию о завершении передачи информации, и ЦС переходит к сеансу связи со следующей ПС и т.д. При превышении допустимого порога длительности сеанса связи ЦС прерывает сеанс с данной ПС. Механизм резервирования канала осуществляется на основе анализа в ЦС активности периферийных станций в течение нескольких последних сеансов (по числу принятых от ПС сообщений длиной 1 байт). Интенсивность вызовов ПС со стороны ЦС регулируется пропорционально активности ПС. Во время сеанса связи осуществляется также передача данных в направлении от ЦС к ПС. При передаче всех сообщений по сети используется механизм квитирования.