ИССЛЕДОВАНИЕ СЕТИ СБОРА ИНФОРМАЦИИ С ПОДВИЖНЫХ ОХРАНЯЕМЫХ ОБЪЕКТОВ.
ІІI МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ, ДонНТУ 2007 год.
Хайло А.П., группа ТКС-06м
Руководитель доц., к.т.н. Попов В.А.
Для выполнения задач возложенных на службу охраны, необходимо чтобы информация поступала своевременно. Критическими параметрами для службы охраны являются время распознавания ситуации и время прибытия мобильной оперативной группы. Максимальное время прибытия составляет 4 минуты, в это время должно входить и время оценки ситуации и время принятия решения. Вариант оповещения с применением радиостанций (раций) не является приемлемым в связи с большими интервалами передачи информации об объекте и неавтоматизированностью данного метода. Вследствие этого возникает необходимость в применении автоматизированной системы сбора информации.
Актуальность данной задачи состоит в том, что своевременная доставка достоверной информации службе охраны и на пульты операторов пунктов централизованной охраны позволяет более эффективно принимать меры по предотвращению нанесения ущерба стационарным объектам, немедленному оказанию помощи при нападении на подвижные охраняемые объекты.
В настоящее время все большее развитие беспроводных систем связи позволяет более эффективно реализовать данную задачу, т.к. современные системы связи позволяют передавать необходимую информацию в течение всего нескольких секунд.
В данной структуре существуют проблемные места, которые требуют теоретического исследования, моделирования и опытной проверки. В первую очередь, это алгоритм доступа охраняемого объекта к среде передачи данных (эфиру). Задача осложняется тем, что для работы системы выделяется всего одна частота; следовательно, для организации многостанционного доступа возможно использование только временного разделения каналов. Существуют три основных алгоритма такого доступа: случайный, маркерный и циклического опроса. В настоящее время используется первый из них, и это приводит к характерным потерям информационных пакетов; по мере роста системы и увеличения количества охраняемых объектов эта проблема будет нарастать. Причем именно в час наибольшей нагрузки, когда в зоне действия одной БС находится наибольшее количество охраняемых объектов в состоянии выполнения оперативной задачи, будет наибольшая вероятность потери информации, что приведет к выходу охраняемых объектов из-под контроля службы охраны. Проблема усугубляется принципом негарантированной доставки: отправитель не имеет информации о факте доставки данных получателю, он действует по принципу «пустил и забыл». Поэтому первостепенной задачей стоит исследование и выбор метода доступа к радиоканалу, при котором будет обеспечена наименьшая вероятность потери информации при требуемом количестве объектов охраны в зоне действия БС. Предполагается рассмотреть различные методы, и применить динамическую оптимизацию их параметров; основным критерием оптимизации является максимум интенсивности передачи полезной информации.
На данный момент был проведен аналитический обзор различных стандартов систем передачи данных, рассмотрены достоинства и недостатки того или иного стандарта, их возможности в привязке к данной теме и для исследования служебной сети был выбран стандарт APCO 25.
Стандарт АРСО 25 предусматривает возможность работы в любом из стандартных диапазонов частот, используемых системами подвижной связи: (138-174, 406-512 или 746-869 МГц). Основной метод множественного доступа к каналам связи - частотный (FDMA). Однако в стандарт включена возможность множественного доступа с временным разделением каналов (TDMA).
Основной целью моей работы является исследование двух способов множественного доступа к среде передачи данных исследуемой системы сбора информации, таких как: множественный доступ с частотным разделением каналов (FDMA) и множественный доступ с временным разделением каналов (TDMA).
Возможны два варианта исследования работы сети. В диапазоне 160 МГц существует один лицензированный сквозной канал. В диапазоне 450 МГц возможно использование нескольких каналов.
В системе FDMA выделенный общий диапазон частот разделяется на отдельные стационарные частотные каналы. Каждый передатчик или приемник использует отдельную частоту.
Система связи с TDMA использует разделение пользователей по времени так, чтобы их приемопередатчики могли совместно использовать одну несущую частоту. Такой принцип организации связи используется, например, в простых дуплексных радиостанциях, где кнопка нажимается, когда абонент говорит и отпускается, когда он слушает своего собеседника.
В отличие от систем частотного разделения, все абоненты системы с TDMA работают в одном и том же диапазоне частот, но при этом каждый имеет временные ограничения по доступу в систему.
При этом все абонентские устройства должны быть синхронизированы единообразно с базовой станцией, для этого на одном из широковещательных каналов базы транслируется единое время. Особенность способа временного разделения в том, что по сравнению со скоростью передачи в FDMA, которая одинакова на всех частотных диапазонах, в TDMA она увеличивается во столько раз, сколько пользователей разделяют данный диапазон.
Таким образом, для того, чтобы определить, какой же способ доступа к среде передачи информации в исследуемой сети является более приемлемым, необходимо провести моделирование передачи данных с помощью этих двух способов (FDMA и TDMA), построить модель и провести ее анализ.
Поиски в сети Интернет не привели к положительным результатам. Не было найдено подходящих приложений или программных пакетов для такого моделирования. Были найдены программные пакеты для проектирования сотовой сети в общем смысле – установка базовых станций, радиочастотное планирование и др.
В результате этого было принято решение провести моделирование собственными силами в имеющихся программных пакетах, например в таких как MatLab (Simulink).
Операционная среда позволяет формулировать проблемы и получать решения в привычной математической форме, не прибегая к рутинному программированию. Среди пакетов расширений можно выделить пакеты для обработки сигналов: Communicational и Signal Processing Toolbo-xes. Работающие совместно эти пакеты предназначены для расчетов, связанных с моделированием телекоммуникационных систем. Их функции ориентированы на системы цифровой связи, но имеются и функции аналоговой модуляции и демодуляции. К возможным областям применения относится моделирование передачи данных по телефонным сетям, радиоканалам (радиотелефоны, сотовые сети GSM и др.) и разнообразным физическим средам сетей передачи данных. Особое место среди расширений занимает SIMULINK — пакет для моделирования и анализа динамических систем.
В оставшейся части своей работы я собираюсь провести моделирование двух способов доступа к среде передачи данных, а именно FDMA и TDMA.
Также необходимо будет провести анализ, какой же способ явлется более приемлемым для применения в исследуемой сети. Критериями такого анализа выступают: максимальное число обслуживаемых объектов одной БС, пропускная способность каналов, минимальные потери.
Результатом моделирования является получение таких параметров, как:
- максимальная пропускная способность каналов связи;
- минимальная вероятность потерь переданных данных.