Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Інфокомунікації – сучасність та майбутнє”

Інфокомунікації – сучасність та майбутнє”




Сторінка4/21
Дата конвертації16.03.2017
Розмір3.09 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

УДК 621.391.3


Урывский Л.А., Прокопенко Е.А.

НТУУ «КПИ»Институт телекоммункационных систем

E-mail: leonid_uic@ukr.net, k.prokopenko@ukr.net
Расширение пространства отображения эффективности систем связи на основе методики А.Г.Зюко

This article is devoted to evaluation of effectiveness for communication. The modified Zyuko’s procedure is presented. The modified procedure enables to evaluate comprehensive systems by the set of parameters. The opportunities of the methodology extended to the efficiency analysis of multi-position signals and block codes.

Различные системы связи по-разному используют основной ресурс, отводимый для передачи сообщений. Основными параметрами ресурса системы, которую она может использовать для передачи сообщений, являются: полоса частот F, мощность сигнала Pс в точке приема (в том числе параметр α = Pc/N0, где N0 - спектральная плотность шума), а также достоверность приема символов Рош при известной скорости передачи сигналов V.

В качестве показателей, используемых для сравнения эффективности телекоммуникационных систем на физическом уровне, проф. Зюко А.Г. предложены [1] коэффициенты энергетической β и частотной γ эффективности, количественно оценивающие удельную энергетическую и частотную эффективность систем передачи информации (СПИ), а также обобщающий коэффициент информационной эффективности η:

,

,

(1)

где h2 = Е / N0 = α / V, F = 1 / V - отводимая полоса частот канала, M – позиционность модулированного символа, R=V∙H1 - скорость передачи информации по каналу, Н1 –энтропия одного переданного символа дискретного сигнала.

В модифицированной методике [2] вводится шкала численных градаций информационной эффективности η, которая позволяет количественно оценивать информационную эффективность η различных систем при любых значениях показателей β и γ. Данное усовершенствование является актуальным как для непрерывных, так и для дискретных каналов систем связи.

Основные отличия модифицированной методики от исходной методики, предложенной Зюко А.Г., сформулированы в [3]. В модифицированной методике при расчетах каналов, в которых используется многопозиционная манипуляция, предлагается учитывать вероятность битовой ошибки, а не вероятность ошибки канального символа, как предложено в [1], поскольку за основу берутся требования пользователя к качеству, а не требования к демодулятору. С помощью модифицированной методики преодолено ограничение на возможность сравнения различных систем только при единственном значении вероятности ошибки. Введение набора различных значений вероятности ошибки позволяет увидеть тенденции изменения обобщенного показателя информационной эффективности η в сравниваемых системах. Для систем с многопозиционной манипуляцией характерно, что, при улучшении показателя достоверности, информационный показатель существенно снижается на фоне значительного ухудшения энергетической эффективности и слабой позитивной динамике частотной эффективности. Следовательно, цена достоверности – энергетические затраты, что отвечает физической сущности процесса обработки сигналов с многопозиционной манипуляцией.

Р
β,дБ
езультаты, полученные с помощью модифицированной методики, представлены на рис.1.


γ,дБ

ФМ-2

ФМ-4

ФМ-8

η=0,3

η=0,2

Pб=10-3

Pб=10-7

Рисунок.1 Показатели эффективности использования ресурсов каналов с многопозиционными сигналами.


Вышеописанная методика позволяет сравнить между собой не только различные виды манипуляции, но большинство существующих систем связи, которые используют избыточное кодирование для обеспечения требуемой достоверности. Введение ступени кодирования влияет на значение показатели (1) следующим образом:

(2)

Результаты расчета эффективности с учетом избранного способа манипуляции и способа помехоустойчивого кодирования позволяют при требуемой достоверности выбрать предпочтительный вариант сигнально-кодовой конструкции и оценить цену достижения данной достоверности. Так, на примере ФМ-4 (рис.2), показано, как варьируются эффективности для достижения требуемой битовой достоверности ошибки 10-7. При исходной битовой вероятности 10-3 в канале (точка 1) необходимо использовать помехоустойчивый блочный код (127,99,4) для достижения Pош_тр=10-7 (точка 4), а при исходной битовой вероятности 10-5 в канале (точка 2) необходимо использовать помехоустойчивый блочный код (127,113,2) для достижения той же достоверности Pош_тр=10-7(точка 5). Как можно заметить из рис.2, применение ступени помехоустойчивого кодирования всегда приводит к снижению частотной эффективности, и чем мощнее код, тем меньшую частотную эффективность он обусловливает. В тоже время, следует заметить, что энергетическая эффективность при применении помехоустойчивого кодирования сохранятся.


β,дБ


ФМ-4

Pош_тр=10-7



1

2

3

4

5

γ,дБ

η=0,3

η=0,2

η=0,4

(127,99)

(127,113)

Рисунок.2 Показатели эффективности использования ресурсов для ФМ-4:

1) ФМ-4 без кодирования Pош=10-3, 2) ФМ-4 без кодирования Pош=10-5,

3) ФМ-4 без кодирования Pош=10-7,

4) ФМ-4 с кодированием Pош=10-7(без кодирования 10-3),

5) ФМ-4 с кодированием Pош=10-7(без кодирования 10-5).


Таким образом, применение модифицированной методики позволяет – за счет расширения пространства отображения эффективности систем связи – произвести комплексную оценку системы по совокупности параметров. В частности, она позволяет оценить эффективность использования многопозиционной манипуляции в сочетании с помехоустойчивым кодированием. Такой способ оценки расширяет возможности поиска оптимальных систем передачи, так как обеспечивает большие возможности варьирования параметрами.

Список литературы:



  1. Зюко, А. Г. Эффективность систем передачи сообщений [Текст] / А. Г. Зюко. – Электросвязь. – 1977. – № 6. – С. 17 – 19.

  2. Уривський Л.О. , Мошинська А.В., Прокопенко К.А. Модифікована методика оцінки ефективності систем передавання інформації на основі показників Зюко А.Г. – Науковий вісник «КПИ». – № 6, 2010.

  3. Урывский Л. А., Прокопенко Е. А. Оценка эффективности использования передачи с многопозиционными сигналами на основе модифицированной методики Зюко А.Г./ Науково технічна конференція «Проблеми телекомунікацій»: Збірник тез. – К.: НТУУ «КПІ» 2011. – с. 127.


УДК 621.396.94:621.391.2




Козловський В.А.

ОНАЗ ім О.С.Попова,

kanibal.09@mail.ru

Дослідження методів формування сигналів у супутникових радіонавігаційних системах
На сьогоднішній день великого розвитку та популярності набули системи супутникової радіонавігації. Кожній людині доступні будь-які з численних GPS-навігаторів – від найпростішого до найскладнішого і точного. Майже не лишилось сфери діяльності людини, де б вони не використовувались.

Зараз набуває розвитку покращення роботи систем завдяки більш детальному дослідженні структури супутникових сигналів та їх властивостей. Усі сигнали які посилає супутник, є не від’ємною частиною. Якщо всі сигнали зі супутника більш менш чіткі, то для GPS-навігатора нема складності вирахувати значення, а це дозволяє визначити більш точні координати споживача.

У сучасній літератури про структури та методи формування сигналів сучасної радіонавігації досить мало доступної інформації, сама суть процесу майже не розглядається. Тому метою цієї роботи є дослідження методів формування сигналів, адже саме цей показник є основним для визначення координат споживача.

У процесі виконання магістерської роботи основна увага спрямована на такі завдання як:

- дослідження принципів побудови і роботи СРС.

- більш детальне дослідження структури супутникових сигналів.

- розробка лабораторного комплексу для подальшого навчання студентів.

У світі існує кілька навігаційних систем, що використовують штучні супутники Землі, але пропонуючiх дійсно глобальний сервіс позиціонування практично в будь-якому місці нашої планети є лише дві: російська ГЛОНАСС (ГЛОбальна НАвігаційна Супутникова Система) і американська NAVSTAR.

Шту́чний супу́тник - об'єкт, поміщений на орбіту Землі чи іншого небесного тіла зусиллям людини. Інколи називається просто супутник, однак в такому випадку слід відрізняти від природних супутників, таких як Місяць.
Саме до них прийнято відносити популярне скорочення GPS (Global Positioning System).

Розроблено сотні нових типів споживчого устаткування різного призначення. В даний час контроль великих і малих переміщень з небаченою раніше метрової і навіть сантиметровою точністю може здійснюватися за допомогою супутникових засобів, що підтверджується не тільки широким застосуванням на транспорті, але і в будівництві, моніторингу переміщень земної кори і протяжних споруд.

Система в цілому включає в себе три функціональні частини (у професійній літературі ці частини називаються сегментами) (див. рис. 1):

 космічний сегмент, в який входить орбітальна група штучних супутників Землі (іншими словами, навігаційних космічних апаратів);

 сегмент управління, наземний комплекс управління (НКУ) орбітальної групи космічних апаратів;

 апаратура користувачів системи.

З цих трьох частин остання, апаратура користувачів, найчисленніша. Система ГЛОНАСС є без запитною, тому кількість споживачів системи не має значення. Крім основної функції - навігаційних визначень, - система дозволяє проводити високоточну взаємну синхронізацію стандартів частоти і часу на віддалених наземних об'єктах та взаємну геодезичну прив'язку. Крім того, з її допомогою можна проводити визначення орієнтації об'єкта на основі вимірювань, вироблених від чотирьох приймачів сигналів навігаційних супутників.


Рисунок 1 – Сегменти високоорбітальних навігаційних систем ГЛОНАСС і GPS


У системі ГЛОНАСС використовується частотне розділення сигналів (FDMA), випромінюваних кожним супутником - двох фазоманіпулірованних сигналів. Частота першого сигналу лежить в діапазоні L1 1600 МГц, а частота другого - в діапазоні L2 1250 МГц.

Американська система GPS за своїми функціональними можливостями аналогічна вітчизняній системі ГЛОНАСС. Її основне призначення - високоточне визначення координат споживача, складових вектора швидкості, і прив'язка до системної шкали часу. Аналогічно вітчизняної, система GPS розроблена для Міністерства Оборони США і знаходиться під його керуванням. Згідно інтерфейсному контрольному документу, основними розробниками системи є:

 з космічного сегменту - Rockwell International Space Division, Martin Marietta Astro Space Division;

 з сегменту управління - IBM, Federal System Company;

 з сегменту споживачів - Rockwell International, Collins Avionics & Communication Division.

У системі GPS використовується кодове розділення сигналів (СDMA), тому всі супутники випромінюють сигнали з однаковою частотою. Кожен супутник системи GPS випромінює два фазоманіпульованних сигнала. Частота першого сигналу становить L1 = 1575,42 Мгц, а другого - L2 = 1227,6 МГц. Сигнал несучої частоти L1 модулюється двома двійковими послідовностями, кожна з яких утворена шляхом підсумовування за модулем 2 далекомірного коду і переданих системних і навігаційних даних, що формуються зі швидкістю 50 біт/с. На частоті L1 передаються дві квадратурні компоненти, біфазно маніпульовані двійковими послідовностями. Перша послідовність є сумою по модулю 2 точного далекомірного коду Р або засекреченого коду Y і навігаційних даних. Друга послідовність також є сумою по модулю 2 грубого С / A (відкритого) коду і тієї ж самої послідовності навігаційних даних.

Радіосигнал на частоті L2 біфазно маніпульован тільки однією з двох раніше розглянутих послідовностей. Вибір модулюючої послідовності здійснюється за командою з Землі.

Кожен супутник використовує властиві тільки йому далекомірні коди С / A і Р (Y), що і дозволяє розділяти супутникові сигнали. У процесі формування точного далекомірного Р (Y) коду одночасно формуються мітки часу супутникового сигналу.

Висновок полягає в тому, що навіть якщо у системі GPS як і в ГЛОНАСС майже однакові частотні діапазони, структури сигналів відрізняються.

Більш детальне дослідження структур навігаційних сигналів різних СРНС –це багатоетапна задача, яка вимагає вирішення великої кількості технічних питань, знання принципів побудови і роботи цих систем.


Список літератури:

  1. Требования к спутниковым навигационным системам. / GPS System. — http://www.system-gps.ru/text/55.

  2. Спутниковые навигационные системы / Вузовская книга / Липкин И.А., 2001.

  3. Поваляев Е., Хуторной С. / Системы спутниковой навигации ГЛОНАСС и GPS. Часть 1. — http://catalog.gaw.ru.

  4. GPS – приемник, структура системы. / разработка любительских спутников. — http://radioskaf.ru/gps-receiver.

  5. Спутниковые системы связи, вещания и навигации / Лукьянчук А.Г., Михайлюк Ю.Л., Савочкин А.А.,2002.

  6. Структура сигнала в системе ГЛОНАСС. / — http://www.cosmogeo.ru/default.aspx?textpage=77.

  7. Системы GPS и ГЛОНАСС. / Информационные технологии / Кунегин С. В. — http://kunegin.narod.ru/ref/gps_v/osnov.htm.

УДК 621.391

Хаджиогло Т.I.,

ONAT after A.S. Popov

niki1089@yandex.ru

Packet structure for services in the network LTE/SAE


Abstract. In this work was considered the architecture of LTE/SAE, the basic significant principle of providing QoS (GBR and Non-GBR), types of access traffic and structure of service packet.

LTE (Long Term Evolution) is a global standard for fourth generation mobile networks (4G), which is supported by all the major players in the telecommunications industry.

LTE provides the capacity and speed for efficient servicing of the rapidly growing data traffic. The management of the services packets available to users is important in the transport network. Therefore it’s necessary to determine the types of access traffic and their basic differences.

Object of the research is the equipment architecture of LTE/SAE.

Equipment solution for LTE/SAE is represented by companies: Cisco, Motorola, Huawei, Nokia, Ericsson. For this type of architecture corresponds to equipment: Nokia Siemens Networks Flexi Multiradio – eNB, Cisco ASR 5000 (router) – EPC(Mobility Management Entity (MME), Serving Gateway (SGW), PDN Gateway (PGW), Evolved Packet Data Gateway (ePDG)

LTE/SAE provides the capacity and speed for efficient servicing of the rapidly growing data traffic, supports “end-to-end” QoS.

The 3GPP has defined an extensive “bearer model” to implement QoS. A “bearer” is the basic traffic separation element that enables differential treatment for traffic with differing QoS requirements. Bearers provide a logical, edge-to-edge transmission path with defined QoS between the user equipment (UE) and packet data network gateway (PDN-GW).

Each bearer is associated with a set of QoS parameters that describe the properties of the transport channel, including bit rates, packet delay, packet loss, bit error rate, and scheduling policy in the radio base station.


Figure1 – Architecture of equipment LTE/SAE [4]


A bearer has two or four QoS parameters, depending on whether it is a real-time or best effort service:

• QoS Class Indicator (QCI) (examples of indicators QCI are defined in 3GPP standard 23.203)

• Allocation and Retention Priority (ARP)

• Guaranteed Bit Rate (GBR) – real-time services only

• Maximum Bit Rate (MBR) – real-time services only

There are two major types of bearers: guaranteed bit rate and non-guaranteed bit rate. GBR bearers are used for real-time services, such as conversational voice and video. A GBR bearer has a minimum amount of bandwidth that is reserved by the network, and always consumes resources in a radio base station regardless of whether it is used or not. If implemented properly, GBR bearers should not experience packet loss on the radio link or the IP network due to congestion. GBR bearers will also be defined with the lower latency and jitter tolerances that are typically required by real-time services.

Non-GBR bearers, however, do not have specific network bandwidth allocation. Non-GBR bearers are for best-effort services, such as file downloads, email, and Internet browsing. These bearers will experience packet loss when a network is congested. A maximum bit rate for non-GBR bearers is not specified on a per-bearer basis. However, an aggregate maximum bit rate (AMBR) will be specified on a per-subscriber basis for all non-GBR bearers.[3]

The examples of GBR and Non-GBR are represented at the table 1

According to 3GPP, the access traffic in LTE/SAE is composed by:


  • Conversational (voice over IP, video conference, telephony speech)

  • Streaming (streaming video, streaming audio)

  • Interactive (web browsing, database retrieval, server access)

Background (background download of emails, database

1. Conversational

The most well-known use of this scheme is telephony speech. The real-time conversation scheme is characterized by the transfer time that must be low because of:

– the conversational nature of the scheme;

– at the same time the time relation (variation) between information entities of the stream must be preserved in the same way as for real-time streams.

The limit for acceptable transfer delay is very strict, as failure to provide low enough transfer delay will result in unacceptable lack of quality.


Table 1 - GBR and Non-GBR services

QCI

Type of resource

Priority

Delay balance of packets

Coefficient of losses

Example of services

1

Guaranteed Bit Rate(GBR)

2

100

10-2

Interactive voice

2

4

150

10-3

Interactive video

3

3

50

10-3

Real time gaming

4

5

300

10-6

Non-interactive video (buffering)

5

Non-Guaranteed Bit Rate(Non-GBR)

1

100

10-6

Signaling IMS

6

6

300

10-6

Video (buffering) www, chat, ftp, file exchange.

7

7

100

10-3

Voice, video (real time),interactive game

8

8

300

10-6

TCP – application, file exchange

9

9

300

10-6

2. Streaming

When the user is looking at (listening to) real-time video (audio) the scheme of real-time streams applies. It is a one-way transport.

Real-time streams – fundamental characteristics for QoS:

– unidirectional continuous stream;

– preserve time relation (variation) between information entities of the stream.

3. Interactive traffic

Interactive traffic is the other classical data communication scheme that on an overall level is characterized by the request response pattern of the end-user. At the message destination there is an entity expecting the message (response) within a certain time. Round-trip delay time is therefore one of the key attributes. Another characteristic is that the content of the packets must be transparently transferred (with low BER).

Interactive traffic – fundamental characteristics for QoS:

– request response pattern;

– preserve payload content.

4. Background class

Background traffic is one of the classical data communication schemes where an overall level is characterized by the absence of a parameter at the destination expecting to receive the data within a certain time limit, with the exception that there is still a delay constraint, since data is effectively useless if it is received too late for any practical purpose. The scheme is thus more or less delivery time insensitive.

Background traffic – fundamental characteristics for QoS:

– the destination is not expecting the data within a certain time;

– preserve payload content.

The main distinguishing factor between these classes is how delay-sensitive the application is: conversational class refers to applications which are very delay-sensitive while background class is the most delay-insensitive QoS class.

Using the recommendation ITU-T G.8261 structure of the service packet in the network LTE/SAE can be represent by two types.

Fist type of network traffic model. It is known that in wireless network 80% to 90% of the traffic is conversational. Such type of model belongs to network that handles more conversational traffic.

The packet size profile for this model is:

• 80% of the load must be minimum size packets (64 octets) – voice conference, telephony speech

• 15% of the load must be maximum size packets (1518 octets) - data, file transfer

• 5% of the load must be medium size packets (576 octets) – real time gaming

Second type of the network traffic model. Bigger packets compared with the network traffic model 1 compose the network that handles more data traffic. In this case 60% of the load should be based on packets of maximum size, and 40% on packets with a mix of minimum and medium size. [1]

Non-voice services such as mobile TV, games, browsing and data networking became more popular between subscribers. All these new services lead to increasing the intensity in the network.
List of literature:


  1. http://www.itu.int/ITU-T/recommendations/index.aspx?ser=G

  2. Тихвинский В.О. Сети мобильной связи LTE.-М.:Эко-Трендз,2010-284 с.

  3. H. Ekstrom, “QoS control in the 3GPP evolved packet systems,” IEEE Communications Magazine, vol. 47, no. 2, pp. 76–83, February 2009.

  4. http://www.cisco.com/en/US/prod/collateral/wireless/ps11035/ps11047/ps11072/data_sheet_c78-606223.html


1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21



  • УДК 621.396.94:621.391.2
  • Packet structure for services in the network LTE/SAE