CC BY
8
задач^ так i вимоги замовника розрахунюв, а значить, шдвишуе загальну ефективнiсть роботи.
Список лтератури
1. Бэбб Р., Мак-Гроу Дж., Аксельрод Т. Программирование на параллельных вычислительных системах / Пер. с англ. - М.: Мир, 1991. - 376 с.
2. Воеводин В.В., Воеводин Вл.В. Параллельные вычисления: Учеб. пособ. для вузов по направлению 510200 «Прикладная математика и информатика». - СПб.: БХВ -Петербург, 2004. - 608 с.
3. Методы и модели планирования ресурсов в Grid - системах / В.С. Пономаренко, С.В. Листровой, С.В. Минухин, С.В. Знахур: Монография. - Х.: ВД «1НЖЕК», 2008. - 408 с.
4. Листровой С.В., Тимошенко Е.В. Создание основанной на идее рангового подхода процедуры оптимального распределения заданий в Grid системе и исследование эффективности её алгоритма // Iнформацiйно-керуючi системи на залiзничному транспорта - 2007. - № 5, 6. - С. 44-51.
5. Калинин В.Н., Резников Б.А., Варакин Е.И. Теория систем и оптимального управления. - М.: Министерство обороны СССР, 1988. - Ч. 2: Понятия, модели, методы и алгоритмы оптимального выбора. - 589 с.
6. Зайченко Ю.П. Исследование операций. - 3-е изд., прераб. и доп. - К.: Вища школа, 1988. - 552 с.
7. Пападимитриу Х., Стайглиц К. Комбинаторная оптимизация. Алгоритмы и сложность: Пер. с англ. - М.: Мир, 1985. - 512 с.
УДК 656.254.16:621.396.931
Саенко А. С., здобувач (УкрДАЗТ)
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПОГРЕШНОСТИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСЛАБЛЕНИЯ РАДИОСИГНАЛА ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ, НА СТОИМОСТЬ ПОЛУЧАЕМЫХ КОНФИГУРАЦИЙ ПОДСИСТЕМЫ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СЕТИ С8М-Я
Введение. С позиций внедрения новых систем железнодорожной технологической радиосвязи (ЖТР) рассматривается переход на современный цифровой стандарт ОБМ-Я [1]. Одним из наиболее важных этапов проектирования сети ОБМ-Я, является определение оптимального, по критерию минимальной стоимости, расположения базовых станций
(БС), с учетом повышенных требований к надежности сетей технологической радиосвязи [3].
Постановка проблемы. Исходными данными для решения задачи определения оптимального, по критерию минимальной стоимости, расположения БС [4] являются результаты прогноза потерь радиосигнала на трассах распространения. Существующие методы прогнозирования потерь при распространении имеют погрешность, что вызывает необходимость введения дополнительных коэффициентов затухания, для обеспечения заданной вероятности непревышения максимально -допустимого ослабления сигнала. Это приводит уменьшению прогнозируемой дальности радиосвязи, что значительно увеличивает стоимость сети, за счет увеличения необходимого количества БС [4]. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод о актуальности разработки метода оценки влияния погрешности прогнозирования ослабления радиосигнала при распространении, на стоимость получаемых конфигураций подсистемы БС сети стандарта GSM-R.
Анализ последних исследований и публикаций. Изучение отечественных и зарубежных источников, посвященных данной тематике, показал отсутствие на сегодняшний день публикаций, касающихся методов оценки влияния погрешности прогнозирования ослабления радиосигнала при распространении, на стоимость получаемых конфигураций подсистемы БС сети GSM-R.
В работе [4], выполнен анализ задачи синтеза сети технологической радиосвязи стандарта GSM-R, показано что основным способом уменьшения материальных затрат является определение оптимальных мест установки БС. В литературе [2,3] изложены методы оценки зон обслуживания БС, которые включают и рекомендации к методикам прогнозирования ослабления радиосигнала на различных трассах распространения.
Цель статьи. Разработка приближенного метода оценки влияния погрешности прогнозирования потерь, при распространении радиосигнала, на стоимость получаемых решений расположения БС сети GSM-R.
Основной материал исследования. Одной из отличительных особенностей сетей ЖТР, является то, что все возможные места установки БС, как правило, находятся на станциях и других железнодорожных объектах. Запишем все возможные места установки БС в виде множества Src = {si, s2, ..., sn}, размера n. Другой особенностью сетей ЖТР стандарта GSM-R, в отличие от сетей GSM общего назначения, является необходимость обеспечения заданного качества связи только на
территории железнодорожных станций и вдоль перегонов. Разбив всю площадь, на которой необходимо обеспечить заданное качество связи, на элементарные участки необходимого покрытия (ЭУНП), радиуса Rei , в пределах которых ослабление сигнала от БС не может значительно изменится, получим множество Dn = {di,d2, ... dk}.
Высокие требования к надежности сетей ЖТР, вызывают необходимость применения резервирования оборудования и радиоканала. В качестве показателя степени резервирования радиоканала целесообразно использование вектора:
Kd = {kdl, kdkdm }, (1)
где к^- количество БС с возможностью организации радиоканала заданного качества к ЭУНП dJ■•
Ы = {¿СУ(/,1), ¿Су(/, т)\, (2)
I /=1 /=1 /=1 )
где Су - матрица покрытия, элемент Су(у) которой равен единице, если возможно организовать двухсторонний радиоканал, с заданным качеством, от / - той БС к7-тому ЭУНП, и 0 в другом случае [4]:
Cv(i, j ) =
1, если Ps{i j) > pmind и Pd(i, j) > pmins ;
О , если pS(t j) < Pmind U / или Pd(i,j) < Pmins ; ( )
где Pmins - минимально допустимый уровень сигнала (в дБм) на входе приемника БС;
Pmind - минимально допустимый уровень сигнала (в дБм) на входе приемника МС;
Ps - матрица значений уровня сигнала в ЭУНП di от БС si;
Pd - матрица значений уровня сигнала на входе БС si от МС, которая находится в ЭУНП di.
Ps(Л j) = РБСi + KaБС (h j ) + КаМС (i, j ) - 1БСi - LMCi - LP(h j) (4)
Pd^ j) = РМС j + КаБС j) + Kaмс j) - Ьбсi - Lmci - LPj) (5)
где Ьр(1,]) - матрица потерь, каждый элемент которой соответствует прогнозируемому значению потерь (дБ) на трассе распространения между ¿-той БС и7-той ЭУНП й;
Рва - исходная мощность (в дБм) БС ;
РМа - исходная мощность МС (в дБм), которая находится в ЭУНП
ЬБа - величина затухания в фидере БС (дБ);
ЬМа - величина затухания в фидере МС (дБ);
Кава(1,}), - коэффициент усиления антенн БС ъ, в направлении к7-той ЭУНП 4 (дБи);
КаМС(ч) - коэффициент усиления антенн МС, которая находится в ЭУНП в направлении к БС ъ, (дБи).
Критерием обеспечения заданной степени резервирования радиоканала является выполнения следующего неравенства:
Кй( I ) > атт; ¿ = \,...,к, (6)
где ат,п - параметр, который характеризует необходимую степень резервирования радиоканала.
Условием обеспечения возможности организации двухсторонней радиосвязи, между ¿-той БС и МС находящейся в 7-том ЭУНП, является выполнение условия \ в выражении (3), что равносильно одновременному выполнению следующих неравенств:
РваI + Кава (1, 7) + Кама (1, 7) - ¿ва1 - ¿ма1 - ¿Р(1, 7 ) ^ Рттй , (7)
Рма7 + Кава (1, 7) + Кама (1, 7) - ¿ва1 - ¿ма1 - ¿Р(1, 7) ^ Рттъ . (8)
Если выполняется условие сбалансированности радиоканалов от БС к МС, и в обратном направлении:
Рва 1 — Ртт й = РМС 7 — Ртт ъ , (9)
то условием обеспечения возможности организации двухсторонней радиосвязи будет неравенство:
¿Р (1, 7) ^ ¿тах7 , (\0)
где Ьтах у - максимально допустимое ослабление радиосигнала на трассе распространения между ¿-той БС и МС находящейся в 7-том ЭУНП.
Существующие статистические методы расчета ослабления радиосигнала на трассе распространения [2,3] позволяют прогнозировать его медианное значение, что соответствует вероятности р=0,5 непревышения полученного значения ослабление радиосигнала. Для увеличения вероятности р, необходимо введение запаса Ьй на медленные замирания (МЗ). Если в качестве единиц измерения использовать дБ, то МЗ имеют нормальный закон распределения [2,3,6], со
среднеквадратичным отклонением определить следующим образом:
ор. Величину запаса Ьй можно
= а-ар,
(\\)
где а - коэффициент (таблица \), определяемый с помощью нормированной функции обратного нормального распределения, и зависящий от значения вероятности р.
Таблица \ - Значение коэффициента а для разных вероятностей р
р 0,5 0,9 0,92 0,95 0,98 0,99
а 0 \,28 \,4 \ ,65 2,05 2,32
Влияние величины ор на точность получаемых решений поиска расположения БС, можно определить как отношение математического ожидания необходимого количества БС ПБС в конфигурации сети X7 с учетом введенного запаса Ьй на МЗ (рЪ = 0,95), к математическому ожиданию количества БС п БС в конфигурации сети X" ,без учета МЗ:
, р) = М[пва (^ Ръ))] М [п а (X "(р = 0,5))].
(\2)
Плотность распределения вероятности £() количества БС в полученной конфигурации [5]:
Га-, \m Г а ■ -1 \m
tniti —1 ""mm L
min -1 шш -1
£((БС , 4d , amin )= 1 Bnm(i,n бс , 4d ) - 1 Bnm(i,(n бс - 4d )
v i=o
V i=o
где Bnm(i,n,q) - функция биномиального распределения (м -количество успехов в серии с n испытаний, с достоверностью успеха q в каждом испытании);
qd - вероятность организации радиоканала от случайно выбранной БС к случайному ЭУНП.
Влияние значения среднеквадратичного отклонения о МЗ на вероятность qd организации радиоканала, случайной БС к случайной ЭУНП:
, , Пр ■ R( Prnin d , РБС ,КаБС , KaМС >&p>PS )
qd К ,ps)=—----—, (14)
m ■ Rel
где np - количество путей следования со станции, на которой возможна установка БС;
R(Pmlnd, РБС, КаБС, КаМС ,а,р) - максимальная дальность радиосвязи. С учетом этого, влияние погрешности прогнозирования потерь при распространении радиосигнала, на точность получаемых решений поиска расположения БС, можно записать следующим образом:
Xi qd(ps х m атт) M(°p, Ps) = ^--(15)
Xi qd (0,5Хm, ашт)
i=0
При использовании метода Окамури-Хата, рекомендованного для проведения оценки дальности радиосвязи сетей стандарта GSM-R [1], медианное значение ослабления сигнала определяется по формуле [3]:
4 = 69,55 + 26,16 ■ log f -13,82 ■ log hb - а{кт ) + (44,9 - 6,55 ■ log hb)■ log R, (16)
где /- частота, МГц; Нъ - высота подвеса антенны БС; Нт - высота подвеса антенны МС; Л - расстояние между БС и МС.
В этом случае максимальную дальность радиосвязи можно оценить следующим образом:
Я(Рш а,°,р) = 10
Рпш а -Рбс -Кабс -Каж +Б - Ьа(а,р)-69,55-26,16-^ф-13,82^(к1 )-а (Ъ2)
44,9-6,55- lg(h1)
(17)
Используя выражения (15),(14),(17) получена зависимость влияния среднеквадратичного отклонения о МЗ, на точность ^ метода определения оптимальных мест установления БС, для разных уровней вероятности р8 обеспечение минимального уровня сигнала Рп„п (рисунок 1). и
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 а
Рисунок 1 - Зависимость влияния среднеквадратичного отклонения о МЗ, на точность получаемых решений поиска расположения БС ^.
Вывод. В работе предложен метод оценки влияния погрешности прогнозирования потерь, при распространении радиосигнала, на точность получаемых решений расположения базовых станций сети ОБМ-Я. Что позволяет проводить сравнительный анализ разных методик прогнозирования потерь при распространении радиосигнала, и определять степень их влияния на эффективность частотно-территориального планирования.
Результаты оценки точности метода Окамури-Хата показали, что его применение, при высоких требованиях к вероятности обеспечения минимального уровня сигнала (0.95 - 0.99), приводит к значительному (2-
3 раза) увеличению количества БС, что существенно увеличивает стоимость сети GSM-R.
Список литературы
1. CLA111D004 European Integrated Railway Radio Enhanced Network. System Requirements Specification. 2003. 131 c.
2. ETSI TR 101 362 v8.4.0 Radio network planning aspects. 1999.
3. Бабков В.Ю., Вознюк М.А., Михайлов П.А. Сети мобильной связи. Частотно-территориальное планирование. -М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 224 c.
4. Книгавко Н.В., Саенко А.С. Метод синтеза оптимальной конфигурации сети технологической радиосвязи стандарта GSM-R // Информационно-управляющие системы на железнодорожном транспорте. -2008. -№3. -С.13.
5. Саенко А.С. Анализ "случайного" метода формирования начальной популяции, для генетического алгоритма в задаче оптимального размещения базовых станций сети стандарта GSM-R Сб.научных трудов. - Донецк, ДонИЖТ, 2008. - Вып. 15 . -С 44.
6. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учебное пособие для вузов. Изд. 7-е. - М.: Высш. шк., 1999. - 479 с.
УДК 681.3:355.4
Андрощук О.С., к.т.н, доцент (Нацюнальна академiя Державной прикордонноЧ служби Украти M. Б. Хмельницького)
РОЗРОБКА 1НФОРМАЦ1ЙНОГО ПРОСТОРУ ПОДАННЯ ЗНАНЬ ПРО ОСОБЛИВ1 СИТУАЦ11 НА ОСНОВ1 ОНТОЛОГ11
Постановка проблеми. Удосконалення штегровано! шформацшно-телекомушкацшно! системи (11ТС) Державно! прикордонно! служби Укра!ни (ДПСУ) передбачае застосування досягнень у галузi сучасних шформацшних технологш [1]. Це, у першу чергу, стосуеться такого напрямку як управлшня знаннями, що стае важливим видом дiяльностi сучасних установ (оргашзацш). Для цього розробляються спещальш системи управлшня знаннями, як е подальшим розвитком
