Главная » 2014 » Сентябрь » 18 » Скачать Методы повышения эффективности использования ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи. Кащеев, Алексей Анатольевич бесплатно
10:38 PM
Скачать Методы повышения эффективности использования ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи. Кащеев, Алексей Анатольевич бесплатно
Методы повышения эффективности использования ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи
Диссертация
Автор: Кащеев, Алексей Анатольевич
Название: Методы повышения эффективности использования ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи
Справка: Кащеев, Алексей Анатольевич. Методы повышения эффективности использования ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи : диссертация кандидата технических наук : 05.13.13, 05.12.13 / Кащеев Алексей Анатольевич; [Место защиты: Рязан. гос. радиотехн. ун-т] - Рязань, 2009 - Количество страниц: 148 с. ил. Рязань, 2009 148 c. :
Объем: 148 стр.
Информация: Рязань, 2009
Содержание:
ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕ
1 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ОБЩИЙ ПОДХОД
11 Общие положения
111 Классификация геостационарных сетей спутниковой связи
112 Общая структурная схема земной станции спутниковой связи
113 Типовая схема информационного взаимодействия геостационарной сети спутниковой связи Протоколы модели взаимодействия открытых систем
114 Основные энергетические зависимости для линии спутниковой связи
12 Системный подход к технико-экономической оптимизации геостационарной сети спутниковой связи
121 Разработка методологии технико-экономической оптимизации геостационарной сети спутниковой связи
122 Разработка технического задания на геостационарную сеть спутниковой связи в математической форме
123 Разработка задания на программно-алгоритмическое обеспечение геостационарной сети спутниковой связи
124 Решение задачи технико-экономической оптимизации геостационарной сети спутниковой связи
125 Выводы и постановка общей задачи исследований
2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ ПЕРЕДАЧИ ГОЛОСОВОЙ ИНФОРМАЦИИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
21 Математическая модель геостационарной сети спутниковой связи передачи голосовой информации
211 Оценка телефонной нагрузки голосового трафика методами цифрового спектрального анализа
2111 Обзор методов цифрового спектрального анализа
2112 Исследование методов цифрового спектрального анализа для оценки телефонной нагрузки голосового трафика
2113 Технико-экономическая эффективность применения методов цифрового спектрального анализа
212 Оценка параметров математической модели геостационарной сети спутниковой связи передачи голосовой информации
22 Математическая модель геостационарной сети спутниковой связи передачи данных
221 Передача данных по линии спутниковой связи на транспортном уровне
222 Обзор и выбор математических моделей массового обслуживания
223 Оценка параметров математической модели геостационарной сети спутниковой связи передачи данных
23 Выводы к главе 2
3 ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ ГЕОСТАЦИОНАРНОЙ СЕТИ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ
31 Классический метод выбора параметров геостационарных сетей спутниковой связи
32 Технико-экономическая оптимизация геостационарной сети спутниковой связи передачи голосовой информации
321 Постановка задачи технико-экономической оптимизации геостационарной сети спутниковой связи передачи голосовой информации
322 Оценка оптимальных параметров геостационарной сети спутниковой связи передачи голосовой информации
33 Технико-экономическая оптимизация геостационарной сети спутниковой связи передачи данных
331 Постановка задачи технико-экономической оптимизации геостационарной сети спутниковой связи передачи данных
332 Оценка оптимальных параметров геостационарной сети спутниковой связи передачи данных
34 Информационная эффективность геостационарных сетей спутниковой связи передачи голосовой информации и передачи данных
35 Выводы к главе 3
Введение:
Актуальность темы. Создание единого информационного пространства сопровождается бурным развитием систем передачи голосовой информации и данных, где основное место занимают геостационарные сети спутниковой связи (далее - сеть спутниковой связи). Значительный вклад в исследование данной области внесли как отечественные ученые - Зубарев Ю.Б., Кукк К.И., Кантор Л.Я., Шахгильдян В.В., Варакин Л.Е. и др., так и зарубежные - Спилкер Д., Прокис Д., Мидлтон Д., Файнстен Л., Голомб С. и др.
Постоянное увеличение информационных потоков и потребителей информации приводит к необходимости расширения сети спутниковой связи, которое ограничивается высокой стоимостью земных станций спутниковой связи (далее - земная станция) с одной стороны, и дороговизной аренды частотно-энергетического ресурса (далее - ресурс) геостационарного спутника-ретранслятора (далее - спутник-ретранслятор) - с другой.
Решению приведенной проблемы посвящены работы Егорова Н.В., Кантора Л.Я., Талызина Н.В., Томского B.C., Федорова Д.А., в которых рассмотрены вопросы оптимального выбора параметров земных станций по критерию минимизации стоимости комплекта «передатчик - антенный пост» при заданных технических требованиях к сети спутниковой связи. Однако здесь оптимизируемая математическая модель не учитывает ряд параметров, присущих сетям спутниковой связи последнего поколения:
• характеристики протоколов передачи информации (объем информационных кадров, соотношение полезной и служебной информации в кадре, механизмы передачи информации и т.д.);
• вид помехоустойчивого кодирования;
• скорость помехоустойчивого кодирования;
• тип передаваемой информации (голосовая информация и данные);
• надежность линии спутниковой связи;
• число абонентских источников земных станций (телефонные аппараты, персональные электронно-вычислительные машины);
• кратность фазовой манипуляции сигналов, что приводит к неточности полученных результатов.
В данной работе в соответствии с принципами системного анализа в качестве критерия оптимизации предлагается использовать стоимость владения сетью, которая учитывает суммарные затраты на оборудование земных станций и на аренду ресурса спутника-ретранслятора.
Таким образом, в условиях ограниченного финансирования бюджетных организаций, в интересах которых создаются многие современные сети спутниковой связи, является актуальной задача оптимального выбора параметров сети по критерию минимизации стоимости ее владения при заданных технических требованиях.
Цель работы: Целью работы является повышение эффективности использования частотных и энергетических ресурсов геостационарных сетей спутниковой связи передачи голосовой информации и передачи данных.
Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:
• разработана методология технико-экономической оптимизации выбора параметров геостационарных сетей спутниковой связи;
• проведен анализ и выбор методов цифрового спектрального анализа для оценки телефонной нагрузки голосового трафика;
• разработана математическая модель сети спутниковой связи передачи голосовой информации;
• разработана математическая модель сети спутниковой связи передачи данных;
• математически сформулирована и решена задача технико-экономической оптимизации выбора параметров сетей спутниковой связи передачи голосовой информации и передачи данных при заданных ограничениях на пропускную способность линии спутниковой связи, вероятность ошибки передаваемой информации и количество абонентов земных станций.
Методы исследования: В работе широко применялись математические методы теории массового обслуживания, параметрического и непараметрического цифрового спектрального анализа, математической статистики, вычислительной математики, нелинейного программирования. Приведенные теоретические методы сочетались с экспериментальными исследованиями на ПЭВМ в среде MatLab.
Научная новизна.
Научная новизна работы заключается в следующем:
• разработана математическая модель сети спутниковой связи передачи голосовой информации, учитывающая влияние объема кадра протокола канального уровня FrameRelay и обеспечивающая возможность повышения частотной эффективности сети до 41 % при вероятности ошибки передаваемой информации 10"6;
• разработана математическая модель сети спутниковой связи передачи данных, учитывающая влияние информационных характеристик протокола транспортного уровня TCP и обеспечивающая возможность повышения частотной эффективности сети до 41 % при вероятности ошибки передаваемой информации 4*10"6;
• получены алгоритмы оптимального выбора внутренних параметров математических моделей геостационарных сетей спутниковой связи по критерию минимизации стоимости владения сетью, обеспечивающих возможность повышения информационной эффективности сети спутниковой связи передачи голосовой информации на 24 % и данных - на 3,5 % при вероятностях ошибки
6 6 передаваемой информации 10" и 4*10" соответственно.
Практическая ценность работы. Результаты диссертационной работы нашли практическое применение в опытно-конструкторских работах на создание систем спутниковой связи в интересах Министерства обороны Российской Федерации в Федеральном государственном унитарном предприятии "Особое конструкторское бюро "Спектр" (ФГУП "ОКБ "Спектр").
Представленные в работе математические выражения и алгоритмы могут применяться на эскизном и техническом проектировании систем спутниковой связи с целью минимизации стоимости владения последних при прочих равных технических условиях.
Основные положения, выносимые на защиту:
• математическая модель сети спутниковой связи передачи голосовой информации, учитывающая влияние объема кадра протокола канального уровня FrameRelay на оценку ее выходных параметров и обеспечивающая возможность повышения частотной эффективности сети до 41 % при вероятности ошибки передаваемой информации 10"6;
• математическая модель сети спутниковой связи передачи данных, учитывающая влияние информационных характеристик протокола транспортного уровня TCP и обеспечивающая возможность повышения частотной эффективности сети до 41 % при вероятности ошибки передаваемой информации 4*10"6;
• алгоритмы оптимального выбора внутренних параметров математических моделей сетей спутниковой связи по критерию минимизации стоимости владения сетью, обеспечивающие повышение информационной эффективности сети спутниковой связи передачи голосовой информации на 24 % и данных - на 3,5 % при вероятностях ошибки передаваемой информации 106 и 4*10'6 соответственно.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:
1. Научно-техническая конференция "Методы и устройства формирования сигналов в информационных системах", г. Рязань, 2004.
2. 30-я межвузовская научно-практическая конференция "Информационно-телекоммуникационные технологии", г. Рязань, 2004.
3. Всероссийский научно-практический семинар "Сети и системы связи", г. Рязань, 2005.
4. Научная сессия МИФИ "Компьютерные науки. Информационные технологии", г. Москва, 2005.
5. 14-я международная научно-техническая конференция "Проблемы передачи и обработки информации в сетях и системах телекоммуникаций", г. Рязань, 2005.
6. Научная сессия МИФИ "Компьютерные науки. Информационные технологии", г. Москва, 2006.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ. Из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК, 1 статья в межвузовском сборнике научных трудов, 11 тезисов докладов на конференциях.
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 117 наименований и 3 приложений. Диссертация содержит 129 страниц, в том числе 11 таблиц и 67 рисунков.
