Традиционная FDMA DAMA

А.А. Грицай, студ.,гр. ЭР-20-06
рук. Н.С. Губонин, д.т.н., проф.
АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА В
МОДИФИЦИРОВАННОЙ
СИСТЕМЕ ДОСТУПА
КЛАССА FDMA DAMA
Цель и актуальность работы
Цель работы:
Обоснование эффективности использования частотного ресурса
в системах на основе модифицированного метода доступа FDMA
DAMA
Актуальность:
«Федеральной космической программы России на 2006-2015
годы» предусмотрено проведение исследовательских работ по
«поиску
путей
повышения
уровня
технических
и
эксплуатационных
характеристик
космических
средств,
обеспечения их надежности и эффективности».
2
Структура работы
Раздел 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕСУРСА РЕТРАНСЛЯТОРА В
СИСТЕМАХ СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ VSAT
1.2 Основные особенности систем спутниковой связи типа VSAT
1.4 Основные принципы распределения частотного ресурса для
систем спутниковой связи и вещания
1.5 DAMA на основе FDMA
1.6 DAMA на основе TDMA
3
Структура работы
Раздел 2. ПРИМЕНЕНИЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО МЕТОДА
FDMA DAMA ДОСТУПА
2.4 Особенности использования и управления частотным ресурсом
2.5 Обработка поступающих вызовов
2.6 Модель временных соотношений в системе с динамическим
распределением ресурса
2.6.1 Оценка времени выполнения процедур
4
Структура работы
Раздел 3. АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЧАСТОТНОГО РЕСУРСА В СИСТЕМАХ КЛАССА FDMA DAMA
3.4 Аналитические выражения для расчета вероятности блокировки
вызова при использовании модифицированного FDMA DAMA доступа
3.5 Аналитические выражения для расчета вероятности блокировки
вызова при использовании традиционного FDMA DAMA доступа
3.6 Аналитические выражения для расчета среднего числа
используемых элементарных каналов в системах класса FDMA
DAMA
3.7 Модельные примеры
5
Структурная схема CCC
класса DAMA
Основные компоненты:
1. Спутник-ретранслятор
2. Центральная земная станция (ЦЗС)
3. Абонентские станции (АС)
6
Традиционная FDMA DAMA
-Предоставление каналов одинаковой ширины
Eb/No
ЧК1
∆f
ЧК2
fo
Ffree
∆fgap
F,Гц
∆F
Обозначения:
Синим – активные (занятые) каналы
7
Традиционная FDMA DAMA
-Наличие неиспользуемого ресурса при различной ширине каналов
Eb/No
ЧК1
∆f
ЧК2
fo
ЧКn
Ffree
∆fgap
F,Гц
∆F
Обозначения:
Красным – запрашиваемый канал
Синим – активные каналы
8
Модифицированная FDMA DAMA
-Предоставление каналов разной ширины
-Оптимизация расположения ЧК в полосе
Eb/No
ЧК1
∆f
ЧК2
fo
ЧКn
Ffree
∆fgap
F,Гц
∆F
Обозначения:
Красным – запрашиваемый канал
Синим – активные каналы
Желтым – активные каналы, перемещенные в результате пересортировки
9
Динамическое распределение
частотных каналов
1. Обработка поступающих запросов;
2. Анализ текущей ситуации;
3. Расчет оптимального распределения с
учетом приоритетов;
4. Перераспределение каналов связи.
Для ССС с динамическим распределением каналов
составлена упрощенная модель временных соотношений для
оценки временных расходов на вхождение в связь и времени
односторонней задержки при перестройке активной АС с
одного ЧК на другой
10
Сквозная задержка при
перестройке активной станции
Получение
инструкций от ЦЗС
Перестройка
модулятора АС1
Передача данных
от АС1 на ЦЗС
1. Время перестройки гетеродина
модулятора: <2,7 мс
2. Максимальное время синхронизации
демодулятора по несущей:
32мс (ФМ-2,Rb=8кбит/с);
64мс (ФМ-4, Rb=8кбит/с)
3. Суммарное (в два скачка) время
распространения сигнала: 500мс
Синхронизация
демодулятора ЦЗС
Передача данных
от ЦЗС на АС2
Максимальное значение сквозной
задержки:
0,567 с
Прием данных
на АС2
11
Предоставляемые услуги и введение
понятия элементарного канала
Услуги
Скорость передачи
Телефония, E-mail
от 8 кбит/c
Web
от 32 кбит/с
Видеосвязь
от 256 кбит/с
Элементарный канал – фиксированное минимальное значение
пропускной
способности
ретранслятора,
предоставляемое
пользователю.
Используемые показатели качества: вероятность блокировки вызова,
среднее число используемых элементарных каналов
12
Параметры
математических моделей
13
Пример используемых формул для расчета.
Модифицированная FDMA DAMA
Дисциплина «полного разделения» AD(CS): без закрепленных
элементарных каналов и ограничений по числу возможных вызовов
Вероятность блокировки вызова:
Нормирующая константа:
где
Среднее число используемых элементарных каналов:
14
Модельные примеры. Сравнение
традиционной и модифицированной DAMA
Параметры ССС:
Линия T1 скоростью 1.554 Мбит/с, состоящая из 24 каналов по 64 Кбит/с;
услуги видеосвязи 320 кбит/с и Web-серфинг 128 кбит/с.
15
Сравнение систем с традиционным и
модифицированным FDMA DAMA доступом
При Pb(max)=0.05 (λ=6,5) число используемых элементарных
каналов при использовании модифицированного DAMA
доступа будет больше на 4,5 %
16
Основные результаты
1.Составлена упрощенная модель временных соотношений для оценки временных
расходов на организацию канала связи и времени односторонней задержки при перестройке
активной АС с одного ЧК на другой.
2. Оценено значение наибольшей сквозной задержки при перестройке АС, которое
составляет 0,567 с.
3. Выведена формула для расчета вероятности блокировки вызовов в системе с
закрепленными каналами при использовании модифицированного DAMA-доступа
4. Получена и программно реализована математическая модель для расчета вероятности
блокировки вызовов в ССС с модифицированным DAMA-доступом при любых дисциплинах
доступа и параметрах сети.
5.Разработан и программно реализован алгоритм расчета вероятности блокировки вызовов
в системе с традиционным DAMA-доступом при дисциплине доступа полного разделения.
6.Выведена универсальная формула для расчета среднего числа используемых
элементарных каналов через вероятность блокировки вызовов.
7.Приведен модельный пример, позволяющий прогнозировать, что использование в ССС
модифицированного DAMA-доступа обеспечит увеличение эффективности использования
частотного ресурса не менее чем на 4,5 % при одном и том же числе предоставляемых
услуг и объеме трафика.
17