Коломицев Максим Олександрович. Синтез некомутованих радіомереж з мінімізацією сумарної cмуги частот

Короткий опис

Коломицев Максим Олександрович. Синтез некомутованих радіомереж з мінімізацією сумарної cмуги частот. : Дис... канд. наук: 05.12.02 2007

Коломицев М.О. Синтез некомутованих радіомереж з мінімізацією сумарної смуги частот. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02 телекомунікаційні системи та мережі. Національний Технічний Університет України КПІ”, Інститут Телекомунікаційних Систем, Київ, 2007.
Дисертаційна робота присвячена розробці методики синтезу радіомереж з мінімізацією сумарної смуги частот. Задача синтезу мережі в дисертації розглядається як дві пов’язані між собою задачі синтезу структури та частотного планування. Запропоновані модифіковані методи синтезу структур мереж, які мають мінімізований вплив між прольотами (враховується вплив завад кожного прольоту на мережу). Це призвело до зменшення кількості робочих частот в мережі.
Розроблена методика частотного планування. Основна її відмінність від відомих полягає у максимізації кількості прольотів, що працюють на одній частоті (при виконанні вимог з ЕМС), за рахунок зміни робочої частоти прольотів та оптимізації параметрів обладнання кожного прольоту.
Запропонована методика визначення статистичних залежностей корисного сигналу і завади від відсотка часу з використання цифрових карт.
За розробленими методиками створено програмний комплекс, за допомогою якого проводився синтез декількох мереж з мінімізацією сумарної смуги частот.

Зміст і отримані результати дисертаційної роботи відповідають поставленим меті та задачам дослідження. Нижче приведені основні результати дисертації.
1. Здійснена математична постановка задачі синтезу мережі. Проведено її аналіз, який показав, що вирішення задачі синтезу мережі класичними методами теорії оптимізації вимагає значних витрат машинного часу або накладає суттєві обмеження на розмірність мережі. Це робить зазначені методи, у ряді випадків, неприйнятними. В результаті виявлена необхідність проведення декомпозиції задачі синтезу мережі на задачу синтезу структури і задачу частотного планування. На основі декомпозиції були сформовані обмеження для кожної з цих окремих задач.
2. Модифіковано методи синтезу структури мережі Прима та Ісау-Вільямса за допомогою введення матриці «гіпотетичних завад», яка характеризує ймовірність зростання впливу завад від кожного прольоту на мережу в цілому. Модифіковані методи дають змогу отримувати структури з мінімізованим впливом між прольотами, які потенційно «схильні» до багатократного перевикористання частот. Як показало статистичне порівняння результатів синтезу мережі, при використанні модифікованих методів кількість робочих частот зменшується приблизно на 20%.
3. Розроблена методика частотного планування з покроковою оцінкою ЕМС. Ефективність пропонованої методики була досягнута на основі:
- декомпозиції задачі мінімізації кількості частот на низку послідовно вирішуваних задач з визначення максимальної кількості прольотів, які працюють на одній частоті;
- можливості оптимізації потужностей передавачів і поляризацій передаваних сигналів, яка з'явилася за рахунок зменшення розмірності задачі в результаті декомпозиції;
- виділення «якнайгіршого» прольоту послідовно, на кожній частоті;
- оцінки ЕМС за допомогою згортки статистичних залежностей сигналу і завад.
Статистичне порівняння показує, що запропонована методика частотного планування поступається оптимальній (повному перебору) не більше ніж на 5 %, проте її складність степенева, а не експоненційна. Методика є універсальною і працездатною при будь-яких структурах мережі та способах оцінки ЕМС.
4. Розроблено алгоритми для автоматизації розрахунку статистичних залежностей ослаблень і завмирань корисного сигналу та завади на прольоті від відсотка часу. Частина з них заснована на математичних моделях, складених за рекомендаціями ITU відповідно до міжнародних вимог оцінки ЕМС. Інші дають можливість скоротити час повторного розрахунку статистичних залежностей на нових частотах (до 20 разів).
5. Використання ГІС для доступу до цифрової карти, що дає змогу оперативно будувати профілі для відповідних прольотів і автоматизувати процес розрахунку статистичних залежностей ослаблень та завмирань. Розроблена методика підготовки растрових цифрових карт типу grid” зменшує час побудови профілів. Підготовка карт для розрахунків на основі складних методів інтерполяції рельєфу місцевості дає змогу підвищити точність визначення висот ділянок місцевості. Використання ГІС у поєднанні із запропонованою методикою прискорює процес синтезу мережі.
6. Запропоновано методика синтезу мережі в цілому, яка дає можливість зменшити кількість робочих частот мережі при виконанні заданих вимог з надійності, вартості та величини трафіку. Її особливостями є використання:
- модифікованих методів синтезу структури мережі;
- нової методики частотного планування;
- геоінформаційних систем і цифрових карт;
- розробленої методики розрахунку статистичних залежностей ослаблень і завмирань на прольоті від відсотка часу.
Таким чином, розроблені в дисертації методи, методики і алгоритми дають змогу ефективніше використовувати наявний частотний ресурс мережі й тим самим сприяти збільшенню обсягу передаваного трафіку. Автоматизація розрахунків запропонованої методики синтезу мереж прискорює процес їх проектування, розгортання і реконфігурації. Це особливо актуально для відомчих, промислових, корпоративних мереж, а також для мереж зв'язку спеціального призначення. На практиці методика і програмне забезпечення можуть застосовуватися комплексно або окремими модулями.