Модели составных узловых элементов сети

3.3. Модели составных узловых элементов сети (СУЭС)

К составным узловым элементам сети (СУЭС) условно относятся: УК, АП, МТ и БС, которые обладают характеристиками пространственного расположения и имеют в своем составе несколько АУ и (или) ЦК.

Топологической моделью СУЭС является точка (или часть пространства) с заданными координатами, соединяемая с другими аналогичными точками линиями передачи (ЛП).

К СУЭС условно относится также контролер БС (КБС), который не обладает собственными координатами, поскольку входит в другие УЭС (БС или УК), но включает от одного до трех ЦК.

3.3.1. Модель абонентского пункта (АП).

Абонентский пункт является составным узловым элементам сети (СУЭС) и может включать в своем составе несколько АУ и ЦК всех типов (в том числе ЦКП-М и УПП). В основном все характеристики АП, за исключением координат, полностью определяются количеством и характеристиками АУ и ЦК, входящих в состав АП.

Внешние характеристики АП:

Параметры стыков: координаты {x_АП , y_АП}.

Рекомендуемые материалы

Параметры своевременности: 1 – среднее время ожидания доступа к АУ, позволяющим передать информацию i-го вида T_АП.ож.i , i=1…4 (1-речь, 2-телекодовая информация, 3-файлы данных, 4-видеоинормация); 2 – вероятность превышения допустимого времени ожидания доступа к АУ для передачи информации i-го вида P_АП.ож.i , i=1…4.

Параметры достоверности и надежности отсутствуют.

Параметры стоимости: стоимость АП S_АП.

Указанные характеристики зависят от следующих фиксированных параметров АП, определяемых фиксированными параметрами расположения, а также внешними характеристиками стоимости АУ и ЦК, входящих в состав АП. Собственные варьируемые параметры АП отсутствуют.

Фиксированные параметры: 1 - координаты ФА {x_АП , y_АП}; 2 – количество АУ: N_ТА, N_CА, N_ПК, N_ВА, N_МТ; 3 – среднее время занятости АУ: T_ТА.с, T_CА.с, T_ПК.с, T_ВА.с, T_МТ.с; 4 – допустимое время ожидания освобождения АУ: T_ТА.с, T_CА.с, T_ПК.с, T_ВА.с, T_МТ.с; 5 – нагрузка на АУ: Z_ТА, Z_CА, Z_ПК, Z_ВА, Z_МТ; 6 – стоимость АУ: S_ТА, S_СА, S_ПК, S_ВА, S_МТ; 7 – количество ЦК N_ЦК; 8 – стоимости каждого ЦК S_ЦК.i , i=1…N_ЦК; 9 – количество фиксированных абонентов на АП N_ФАП; 10 – количество РК, доступных МТ N_РК.

Условно считается, что если решено использовать МТ на АП, то у каждого ФА имеется МТ, т.е. N_МТ = N_ФАП.   При этом занятость МТ определяется занятостью РК, а не занятостью МТ.

Внешние характеристики АП могут быть вычислены на основании известных фиксированных параметров следующим образом.

Параметры своевременности:

1.Среднее время ожидания доступа к ТА:

T_{АП.ож.ТА} =   (если N_ТА £ Z_ТА, то T_{АП.ож.ТА} =¥),                (86)

где P(T_ТА.ож > 0) – вероятность того, время ожидания будет больше нуля:

P(T_ТА.ож >0) =                                      (87)

2.Вероятность превышения допустимого времени ожидания доступа к ТА:

P_{АП.ож.ТА} =,  (если N_TA £ Z_TA, то P_{АП.ож.ТА}=1),   (89)

Параметры своевременности при передаче телекодовой информации, файлов данных и видеоинформации рассчитываются также по формулам (77) и (79) с учетом замены индексов ТА на СА, ПК и ВА.

Если на АП используются МТ, то речевая и телекодовая информация могут передаваться как через ТА и СА, так и через МТА и МСА. При этом части g_ТА и g_СА суммарной нагрузки Z_ТА и Z_СА обслуживаются сетью подвижной радиосвязи. Значения коэффициентов g_ТА и g_СА   являются решением оптимизационной задачи:

 ,                              (90)

где                   , (91)

где значения P_ож.ТА(1–g_ТА)  и P_ож.СА(1–g_CА) рассчитываются по формуле (61) с учетом замены Z_ТА на (1–g_ТА) Z_ТА и на (1–g_СА) Z_СА (последнее при замене также N_ТА на N_СА), а значение P_ож.МТ(g_ТА, g_СА) рассчитывается по формуле (61) с учетом замены N_ТА на N_РК и Z_ТА на (g_ТА Z_ТА +g_СА Z_СА +Z_МТА+Z_МСА ). Для упрощения решения задачи достаточно перебрать по три значения {g_ТА, g_CА}Î(0, 0.5, 1). Итоговые показатели своевременности для передачи речи и телекодовой информации должны соответствовать параметрам, рассчитанным по формулам (59) и (60) при выбранном значении коэффициентов g_ТА и g_СА для лучшего (по данным показателям) направления через ТА(СА) или МТА(МСА).

Параметры стоимости: стоимость АП

S_АП = N_ТА S_ТА + N_CА S_CА + N_ПК S_ПК + N_ВА S_ВА + N_МТ S_МТ +  .                  (92)

3.3.2. Модель узла коммутации (УК)

Узел коммутации является составным узловым элементам сети (СУЭС) и может включать в своем составе несколько ЦК всех типов (в том числе ЦКП-М и УПП). В основном все характеристики УК, за исключением координат, полностью определяются количеством и характеристиками ЦК, входящих в состав УК.

Минимальное количество ЦК соответствует количеству используемых МЛ (от одной до четырех), если в АЛ используется режим ФЗК или режимы передачи и коммутации, совпадающие с технологиями в ЦК, подключенных к МЛ, и при этом в составе УК отсутствует КБС. В противном случае (при различных технологиях в АЛ и МЛ) в составе УК может дополнительно использоваться до 4-х ЦК, подключенных к АЛ. При этом данные ЦК соединяются с помощью соединительных линий (СЛ) с ЦК, подключенными к МЛ, в соответствии с варьируемыми параметрами подключения АЛ на УК (см.п.3.4). Если в составе УК используется КБС, то в составе последнего могут присутствовать дополнительно еще до двух ЦК, если в РК для МТА и МСА будут выбраны технологии коммутации каналов или пакетов, несовпадающие с технологиями в АЛ с ТА и СА.

Кроме ЦК и КБС в составе УК могут присутствовать до четырех маршрутизаторов TCP/IP, соединяющих ЦК, подключенные к различным АЛ и МЛ. 

Если в АЛ используется ФЗК совместно с протоколом РРР, то на выходе каналов, подключаемых далее к ЦКП включается УПП. Если в АЛ используется КК совместно с протоколом РРР, то УПП включаются между ЦКК АЛ и ЦКП МЛ (или ЦКП-М при поддержке в МЛ протокола TCP/IP).

Стоимость КБС определяется стоимостью входящих в него ЦК, включая один обязательный ЦКК, реализующий транковый режим доступа ПО к БС и имеющий число канальных входов/выходов, равное числу РК, а абонентских – в два раза больше (для разделения трактов от МТА и МСА).

Внешние характеристики УК.

Параметры стыков: координаты {x_УК , y_УК}.

Параметры достоверности и надежности отсутствуют.

Параметры стоимости: стоимость УК S_УК.

Указанные характеристики зависят от варьируемых параметров расположения УК и от фиксированных параметров УК, определяемых внешними характеристиками стоимости ЦК, входящих в состав УК.

Варьируемые параметры координат УК {x_УК , y_УК} (внешние параметры стыков) выбираются в пределах допустимого пространства 80х50 км², но влияют  они не столько на внешние характеристики самих УК, сколько на внешние характеристики, подключаемых к ним АЛ и МЛ (см.п.3.4)

Фиксированные параметры: 1 – количество ЦК N_ЦК; 2 – стоимости ЦК S_ЦК._i , i=1…N_ЦК .

Внешние характеристики стоимости УК могут быть вычислены на основании известных фиксированных параметров следующим образом.

S_УК =  .                                                           (93)

3.3.3. Модель контролера базовой станции (КБС)

Контролер БС обеспечивает управление доступом МТ к БС по цифровому радиоканалу. Минимальный состав КБС образует один ЦКК, реализующий транковый режим доступа ПО к БС и имеющий число канальных и абонентских входов/выходов, как минимум, по числу РК. При раздельном использовании РК для МТА и МСА число входов/выходов данного ЦКК удваивается.

Кроме того, в зависимости от выбранных режимов работы МТА и МСА (а также ТА и СА) в составе КБС могут присутствовать еще до 4-х ЦК в зависимости от того, какие режимы коммутации поддерживаются в РК для МТА и МСА, а также в АЛ для ТА и СА.

Если в РК от МТА и МСА используется ФЗК, то дополнительные ЦК в составе КБС отсутствуют, а абонентские входы/выходы основного ЦКК подключаются к тем же ЦК на УК, к которым подключаются АЛ от ТА и СА на АП. Подключение осуществляется через СЛ-МТА (СЛ-МСА), если КБС размещается на УК, или через АЛ-МТА (АЛ-МСА), если КБС размещается на БС. Количество каналов в АЛ-МТА (АЛ-МСА) или СЛ-МТА (СЛ-ТСА) при этом равно числу РК. Условием реализуемости соединений ПА и ФА при этом является использование в АЛ от ТА и СА режимов ФЗК или КК.

Если совместное использование РК запрещено, то наличие дополнительных ЦК определяется режимами передачи информации от МТА и МСА независимо друг от друга.

В частности, при использовании режимов КК или КП в РК от МТА, в состав КБС в тракте выделения информации от МТА (после основного ЦКК) включается дополнительный ЦК, имеющий число абонентских входов/выходов, равное числу РК, а число канальных входов/выходов является варьируемым параметром АЛ-МТА (СЛ-МТА). При этом канальные входы/выходы данного ЦК подключаются к тем же ЦК на УК, к которым подключаются АЛ от ТА на АП. Подключение осуществляется через СЛ-МТА, если КБС размещается на УК, или через АЛ-МТА, если КБС размещается на БС. Условием реализуемости соединений ПА и ФА в данном случае является использование в АЛ от ТА аналогичных режимов (технологий).

Аналогичным образом при раздельном использовании РК определяется необходимость включения ЦК (и его характеристики) в тракте от МСА.

При совместном использовании РК в состав КБС дополнительно входит один соответствующий ЦК, имеющий число абонентских входов/выходов, равное числу РК, а число канальных входов/выходов является варьируемым параметром АЛ-МТА и АЛ-МСА (СЛ-МТА и СЛ-МСА). При этом канальные входы/выходы данного ЦК подключаются к тем же ЦК на УК, к которым подключаются АЛ от ТА и СА на АП. Подключение осуществляется через СЛ-МТА (СЛ-МСА), если КБС размещается на УК, или через АЛ-МТА (АЛ-МСА), если КБС размещается на БС. Условием реализуемости соединений ПА и ФА в данном случае является использование в АЛ от ТА и СА аналогичных режимов (технологий) или использование в составе КБС дополнительных ЦК.

Если скорость передачи информации в МТА и ТА не совпадают, то в составе КБС в тракте прохождения речевой информации должны присутствовать устройства сжатия (кодеры источника – КИ, такие, как в составе ТА или МТА), обеспечивающие совпадение скоростей. При этом, если и в ТА,  и в МТА используются разные скорости, не равные 64 кбит/с, то в трактах прохождения речевой информации должны присутствовать по два последовательно включенных КИ (для «расжатия» и нового сжатия). Однако подобное перекодирование возможно только в трактах с режимами передачи ФЗК или КК.

Варьируемый параметр КБС – место его расположения (на БС или на УК). Задается признаком нахождения ("Yes” или "No”) на УК U_КБС.УК.

Внешние характеристики:

Параметры стыков, параметры достоверности и надежности отсутствуют.

Фиксированные параметры: 1 – количество ЦК N_ЦК; 2 – стоимости ЦК S_ЦК._i , i=1…N_ЦК ; 3 – количество КИ N_КИ; 4 – стоимости КИ S_КИ._i , i=1…N_КИ .

Внешние характеристики стоимости КБС могут быть вычислены на основании известных фиксированных параметров следующим образом.

S_КБС =  .                                            (94)

3.3.4. Модель мобильного терминала (МТ)

Мобильный терминал (МТ) представляет собой портативную, носимую или возимую радиостанцию, обеспечивающую передачу речи и телекодовой информации между ПА и (или) ФА по радиоканалу с БС.

В состав МТ входят абонентские устройства: МТА и МСА, обеспечивающие интерфейс с ПА в режимах передачи речи и телекодовой информации, а также устройство повышения достоверности и каналообразования (УПДК-МТ), приемопередатчик (ПП-МТ) и штыревая антенна (ША). В общем случае ПП-МТ может быть или одноканальным, или двухканальным (с временным разделением) в зависимости от выбранного режима работы МТА и МСА: с совмещением РК или нет. Условно функции объединения/разделения каналов выполняет УПДК-МТ, располагаемое между МТА, МСА и ПП-МТ.

Блоки УПДК-МТ, ПП-МТ и ША функционально относятся к элементам РК и их характеристики будут описаны далее в п.3.4.4.

Кроме того, в состав МТ могут входить ЦК, обеспечивающие реализацию режимов передачи, выбранных в МТА и МСА (включая ЦКП-М и УПП). При этом данные ЦК имеют один (при раздельном использовании РК) или два (при совмещении РК) абонентских входа/выхода и один канальный вход/выход. Функционально данные ЦК включаются между МТА (МСА) и УПДК-МТ.

Варьируемые параметры и внешние характеристики МТ в основном определяются характеристиками входящих в МТ устройств: МТА, МСА, ЦК, УПДК-МТ, ПП-МТ и ША.

Внешние характеристики МТ.

Параметры стыков: 1 – максимальное расстояние до ближайшей БС (длина РК) R_РК; 2 – минимальные расстояния до мешающих БС (источников помех)  R_ИП.ij , i,j=1…K_БС, где K_БС – количество БС.

Параметры достоверности и надежности отсутствуют.

Параметры стоимости: стоимость МТ S_МТ.

Варьируемые параметры отсутствуют.

Фиксированные параметры: 1 – количество БС K_БС; 2 – координаты БС {x_БС , y_БС}_i, i=1…K_БС.; 3 – стоимость МТА; 4 – стоимость МСА ; 5 – количество ЦК N_ЦК; 6 – стоимости ЦК S_ЦК._i , i=1…N_ЦК ; 7 – стоимость ПП-МТ S_ПП-МТ ; 8 – стоимость УПДК-МТ S_{УПДК-МТ} .

Внешние характеристики МТ могут быть вычислены на основании заданных фиксированных параметров следующим образом.

Параметры стыков:

1.Максимальное расстояние до ближайшей БС

.             (95)

где X={0…80 км}, Y={0…50 км} – множество возможных координат МТ (ПА).

2.Минимальные расстояния до мешающих БС

, i,j=1…K_БС,     (96)

где {X_i ,Y_i} – множество возможных координат МТ, для которых i-я БС является ближайшей.

Параметры стыков МТ определяют не столько внешние характеристики самих МТ, сколько внешние характеристики образуемых РК с БС (см.п.3.4.4).

Стоимость МТ S_МТ определяется суммарной стоимостью входящих в его состав устройств:

S_МТ =  .                         (97)

3.3.5. Модель базовой станции (БС)

Базовая станция (БС) обеспечивает радио доступ ПА с МТ к каналам транспортной сети для передачи речевой и телекодовой информации между ПА с МТ и ФА на АП. Функционально БС представляет собой совокупность подключенных к одной мачтовой антенне (МА) нескольких приемо-передатчиков (ПП-БС), каждый из которых обслуживает один частотный канал, допускающий временное разделение сигналов от разных МТ, а также разделение речи и данных от одного МТ. Доступ МТ к БС реализуется по методу транкинга (радио-АТС или КК). При этом устройство управления доступом и коммутацией каналов (контролер БС или КБС) может располагаться или на БС, или на УК, к которому подключается БС по АЛ-МТА и АЛ-МСА. В составе БС на входе/выходе каждого ПП-БС располагается устройство повышения достоверности УПДК-БС, которое условно выполняет также функции объединения/разделения радиоканалов от МТА и МСА.

Блоки УПДК-БС, ПП-БС и МА функционально относятся к элементам РК и их характеристики будут описаны далее в п.3.4.4.

Варьируемые параметры и внешние характеристики БС в основном определяются характеристиками входящих в БС устройств: КБС, МА, ПП-БС и УПДК-БС.

Внешние характеристики БС.

Параметры стыков: координаты {x_БС , y_БС}.

Параметры достоверности и надежности отсутствуют.

Параметры стоимости: стоимость БС S_БС.

Обязанности ответственного за проведение ГОР - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

Варьируемые параметры: координаты {x_БС , y_БС}.

Фиксированные параметры: 1 – количество ПП-БС K_ПП-БС; 2 – стоимость ПП-БС S_ПП-БС; 3 – стоимость УПДК-БС S_{УПДК-БС}; 4 – стоимость МА S_МА; 5 – количество (признак наличия в составе БС) КБС N_КБС; 6 – стоимость КБС S_КБС.

Варьируемые параметры координат БС {x_БС , y_БС} (внешние параметры стыков) выбираются в пределах допустимого пространства 80х50 км², но влияют  они не столько на внешние характеристики самих УК, сколько на внешние характеристики, подключаемых к ним АЛ-МТА, АЛ-МСА и образуемых РК (см.п.3.4).

Стоимость БС S_БС определяется суммарной стоимостью входящих в его состав устройств:

S_БС =  .                  (98)