كيف تعمل الخدمة عبر الإنترنت لتحسين تكاليف اتصالات الهاتف المحمول. توصيات لتخطيط الشبكة وتحسينها ماذا يشمل تدقيق خدمات الاتصالات؟

1.3 كتل التحسين

كما لوحظ في الفصل. في الشكل 2 ، فإن التعقيد الحسابي لمشكلة تخليق شبكات الاتصال يجعل الطرق الدقيقة لحلها باستخدام جهاز البرمجة الرياضية غير قابلة للتطبيق عمليًا. تعود الصعوبات الرئيسية في تصميم شبكات الاتصال الموزعة إلى الأسباب التالية:

البعد الكبير للشبكات المتوقعة (على سبيل المثال ، يمكن تقليل مشكلة تحسين شبكة الهاتف بمعيار التكلفة إلى مشكلة منفصلةالبرمجة غير الخطية ، ومع ذلك ، فإن أبعاد الشبكات المتوقعة الحقيقية تجعل الاستخدام المباشر للطرق لحل المشكلات غير الخطية في الحالة العامة مستحيلًا) ؛

تعقيد الوصف الرياضي الكامل للشبكة ، الأمر الذي يستلزم عددًا من القيود المهمة لمشكلة التوليف.

تشمل القيود الرئيسية لمشكلة التوليف ما يلي: افتراض الثبات القاعدة التقنيةالشبكة ومعلماتها ، وافتراض ثبات إجراءات التحكم والتوازن الإحصائي لعمليات الشبكة ، وافتراض طبيعة بواسون لتدفق المطالبات ، والتوزيع الأسي لأطوال الرسائل المنفصلة والوقت الذي تشغله القناة رسالة هاتفية ، بافتراض عدم وجود إمكانية لقطع الإرسال والوقت اللازم لإيجاد طريقة لنقل الرسالة ... بالنسبة لشبكات الهاتف بتبديل الدارات ، يُفترض طبيعة Poisson للحمل الفائض والحمل الزائد ، وغياب الحجب الداخلي في عقد التبديل وغياب الطلبات المتكررة للخدمة ، للشبكات التي تحتوي على تبديل الرسائل والحزم - عدم وجود ترابط بين أوقات التأخير من هذه الرسالة(رزمة) في طوابير مختلفة ، لا اعتماد على وقت تأخير الرسالة (الحزمة) في العقدة ووقت الإرسال اللاحق عبر القناة ؛ من المفترض أن الرسالة (الحزمة) ليس لها طول ثابت وفي كل عقدة عبور يتم تخصيص طول جديد لها ، إلخ. بطبيعة الحال ، فإن قبول القيود يحدد التقريب للحساب المنفذ ؛

الحاجة إلى حل صحيح ناتج عن سرية عدد من الوسائل التقنية ؛

اللاخطية لوظائف التكلفة لعناصر الشبكة ، مما يستلزم تقريبها ، وحل المشكلة على مستوى الوظائف التقريبية واختيار حل للمشكلة عن طريق تقدير الوظائف المستمرة ،

فيما يتعلق بما ورد أعلاه ، فإن القاعدة المبررة حاليًا من الناحية المنهجية لحل مشكلة توليف شبكات الاتصال هي مزيج من مجموعة من الإجراءات الإرشادية لتحسين حل مشكلات معينة في التوليف مع إشراك عناصر النمذجة الإحصائية. لاحظ أنه على الرغم من الطبيعة التقريبية للخوارزميات الاستدلالية لبناء شبكات الاتصال ، فإن استخدام إجراءات التحسين الإرشادي يسمح بتقليل تكاليف شبكة الاتصالات المصممة بحوالي 30٪.

نظرًا لأن حل المشكلة العامة لتوليف شبكة اتصالات يجب أن يتكون من مجموعة من الإجراءات لحل مشكلات معينة ، يبدو من المناسب التحقيق في مجموعة من مشكلات التصميم الخاصة من أجل تحديد إمكانية اعتبارها بشكل مستقل وتحديد أفضل تسلسل من تطبيقهم.

ضع في اعتبارك مشكلة تركيب شبكة اتصالات مبدلة. سنفترض أن البيانات التالية معروفة:

بنية G (V ، U)الشبكة الأولية أين الخامس- العديد من عقد التبديل للشبكة ؛ يو- العديد من خطوط الاتصال بالشبكة ؛

المصفوفة Y = || || الأحمال ، خصائص تدفقات التطبيق ، هيكل الأولوية ؛

مصفوفة S = || || تأجير لاستخدام وحدة النطاق الترددي (القناة) بين العقد أنا،، و سيج- وظيفة الخطوة للمسافة ، مستقلة عن أنا،ي ؛

الاحتمالات (ف (ط) ، ف (ش))فشل العقدة وخط الاتصال. ؛

الاحتمالات (ف ())ضرر طارئ أو متزامن متعمد لخطوط الاتصال n1 والعقد و m1.

سنفترض أن المتطلبات التي يجب أن تفي بها الشبكة المركبة معروفة ؛

المصفوفات الخسائر (التأخيرات) المسموح بها ؛

مصفوفة الخسائر المسموح بها (التأخيرات) في حالة الفشل المتزامن للعقد n1 وخطوط الاتصال m1 ؛

تحديد للأقصى عدد من مرات العبور (إعادة الاستقبال) عند نقل المعلومات بين كل زوج من عقد الشبكة ؛

قيود ω(λ) على عدد المسارات المستقلة للقمة (الحافة) بين كل زوج من عقد الشبكة المركبة (القيود ل ، ω ، λ ،يمكن أن تنشأ ، بشكل طبيعي ، وفي محاولة لتوفير جودة الخدمة المطلوبة).

عند توليف شبكة اتصالات ، من الضروري تحديد: هيكل الشبكة (الرسم البياني للشبكة) ، وقدرات القناة لخطوط الاتصال الخاصة بالشبكة ، والمتطلبات التبادلية والمتقاطعة لعقد الشبكة ، وسعة التخزين المطلوبة في عقد الشبكة (للشبكات مع تبديل الحزم وتبديل الرسائل) ؛

رسم بياني لإدارة شبكة الاتصالات مع تعريف الخوارزميات الخاصة للتحكم والإدارة (وترابطها) للهيكل (الموارد) وحمل الشبكة وتوزيع ونقل المعلومات عبر الشبكة ، بما في ذلك الخوارزميات لاختيار المسار والانضباط لطلبات الخدمة .

كمعيار للأمثلية لتركيب شبكة اتصالات ، دعونا نأخذ الإيجار لسعة القناة الإجمالية لخطوط الاتصال للشبكة في حالة عدم وجود قيود على سعة الخطوط.

سننظر في مشكلة التوليف وفقًا للافتراضات التالية: على افتراض أن تدفق طلبات الخدمة ثابت ؛ على افتراض أنه لا توجد أولويات تحميل ؛ في ظل افتراض الإيجار الثابت (غير المجدول وليس عند الطلب) لقنوات الشبكة الأولية ؛ على افتراض أن سعة القناة لخطوط الاتصال وإمكانيات التحويل والتوصيل المتبادل لعقد الشبكة الأولية كافية لخدمة الحمل المقدم بجودة الخدمة المطلوبة.

يتيح لنا تحليل مشكلة التوليف لشبكات الاتصال الموزعة تحديد مشكلات التصميم الخاصة التالية:

ГС - توليد هياكل الشبكة الأولية للمرحلة اللاحقة من التحسين المحلي. البيانات الأولية للنظام المنسق هي الرقم NSعقد الشبكة المركبة ومتطلبات التسلسل الهرمي للشبكة ، والنتيجة هي بعض الرسم البياني للشبكة على NSالرؤوس التي تلبي متطلبات التسلسل الهرمي. كقاعدة عامة ، دون مراعاة متطلبات التسلسل الهرمي ، كهيكل أولي ، يتم أخذ الحد الأدنى (من حيث المسافة والتكلفة ، مع مراعاة الحمل ص) ربط الشجرة ، الرسم البياني النجمي ، الرسم البياني الكامل ، الرسم البياني الفارغ ، الرسم البياني الذي تتوافق حوافه مع القيم غير الصفرية للمصفوفة ص، إلخ.؛

AW - تحليل الشبكة للاتصال حسب المعلمة ω أو λ (خيار ω أو λ التي تحددها شروط مشكلة التوليف). بشكل عام ، يلزم إجراء تحليل لأي مؤشر موثوقية مطلوب ؛

ميلادي -تحليل الشبكة للخاصية المترية (الحد الأقصى لعدد المحاولات) ؛

CW- توليف الشبكة بواسطة المعلمة ω أو λ . تحليل وتوليف الرسوم البيانية بدرجة اتصال أكثر من ثلاثة ليست ذات فائدة عملية ، وهو ما يفسر من خلال قدرات أنظمة التحكم لاختيار طرق نقل المعلومات ؛

قرص مضغوط- توليف الشبكة بواسطة المعلمة د؛

RP- توزيع تيار عبر شبكة الاتصالات. لتقليل وقت تنفيذ مرحلة RP ، يُنصح باستخدام إجراءات التوزيع التجريبية. يجب أيضًا أن يؤخذ في الاعتبار أن معدل نقل الشبكة يعتمد بشكل أساسي على الحجم الإجمالي للحركة في الشبكة ويعتمد بدرجة أقل على طبيعة توزيع حركة المرور عبر الشبكة ؛

الكمبيوتر- حساب سعات قنوات الشبكة لضمان الجودة المحددة للخدمة لمشتركي الشبكة.

في حالة استخدام طرق استبدال (حذف ، إضافة) الفروع ، يجب اتباع الخطوات التالية:

VC- اختيار الفرع المرشح للاستبدال وفقًا لمعيار استبدال محدد ؛

ض ت- الاستبدال الفعلي للفرع (حذف ، إضافة).

تعد CS - النمذجة الإحصائية لعملية تشغيل الشبكة بموجب قوانين مختلفة للتحكم في شبكة الاتصالات واحدة من أهم المراحل في تركيب شبكة اتصالات مبدلة. حاليًا ، لا توجد طرق لحساب شبكة اتصالات تتكيف مع قوانين التحكم في مواردها وأعبائها. علاوة على ذلك ، لا توجد طرق عامة لحساب سعات القنوات لشبكة ما للإجراءات التعسفية لاختيار مسارات إرسال المعلومات. في هذا الصدد ، تعتبر برامج المحاكاة ذات أهمية كبيرة ، مما يجعل من الممكن تحديد مؤشرات جودة الخدمة لمشتركي شبكة اتصالات بموجب قوانين وإجراءات رقابة مختلفة لاختيار مسارات نقل المعلومات. يتضمن ذلك ، على سبيل المثال ، برامج لمحاكاة طريقة الإغاثة ، ومحاكاة طريقة اللعبة لاختيار مسار الاتصال ، ومحاكاة التحكم في الشبكة متساوي النظم ، ومحاكاة إستراتيجية ثابتة وديناميكية لاختيار المسارات (برامج تحاكي شبكة تبديل الحزمة) ، وما إلى ذلك. التقييم الإحصائي لجودة الخدمة ، كقاعدة عامة ، يحدد فقط مؤشر الجودة المتكامل ، لأنه لحساب بنفس الدقة جميع معايير الجودة المتباينة ، فإن وقت المحاكاة ، الذي تحدده الإحصائيات اللازمة لتدفق الحد الأدنى من الشدة ، طويل جدًا . في هذا الصدد ، انتشرت البرامج المذكورة أعلاه على نطاق واسع. كما- تحليل شبكة الاتصالات مما يسمح بحساب المؤشرات المتمايزة لجودة الخدمة.

بشكل عام ، الإجراءات الكمبيوتر الشخصي ، SUو كماتهدف بشكل موضوعي إلى حل نفس المشكلة - إنشاء تطابق بين مؤشرات الجودة المطلوبة للخدمة لمشتركي شبكة اتصالات ومعلمات الشبكة (الهيكلية والقناة) ، والتنفيذ الأول للإجراء الكمبيوتريسبق أول تنفيذ للإجراءات SU ، AC(أثناء عملية التصميم التكراري ، يمكن تكرار الإجراءات). مع الأخذ في الاعتبار تكاليف التصميم ، يبدو من المناسب تنفيذ التسلسل الكمبيوتر ، ACأو الكمبيوتر الشخصي ، SUكخطوة أخيرة لكل خطوة وتسلسل تصميم تكراري كمبيوتر شخصي (ACو SU)كمرحلة نهائية اخر خطوةالتصميم.

الإجراءات المذكورة هي ، على ما يبدو ، الإجراءات الرئيسية لتجميع شبكات الاتصال (مسألة "الاكتمال الوظيفي" لمجموعة الإجراءات المعروضة هي ذات أهمية مستقلة ولا يتم النظر فيها هنا). تتضمن إجراءات التوليف المساعدة إجراءات مثل تقريب وظائف التكلفة ، وحساب تكلفة الشبكة ، والتحقق من عدد خطوات التكرار ، وما إلى ذلك.

بطبيعة الحال ، من الممكن وجود تسلسلات مختلفة لإجراءات التصميم ، ولكن مع مراعاة ذلك HS- الإجراء الأولي ، SU"البديل" AS ، ZV يتبع على الفور. VC. إجراء CW (Cd)مسبوقة بإجراء AW (إعلان) ،إجراء الكمبيوتر- إجراءات RP ، إعلان ، قرص مضغوط ،إجراء SU (AC) - AW ، CW ، الكمبيوتر الشخصي ،يتم تقليل عدد التسلسلات المحتملة للإجراءات بشكل كبير.

افترض أن:

عملية توليف شبكة الاتصال هي إجراء تكراري خطوة بخطوة ، وعدد خطوات التصميم يساوي عدد هياكل الشبكة الأولية ، وعدد التكرارات في كل خطوة إما محدد مسبقًا ، أو يعتمد بناءً على نتيجة مقارنة تكاليف خيارات الشبكة [تتوقف التكرارات إذا كانت تكلفة خيار الشبكة طخطوة التكرار أكبر من تكلفة الخيار ؛ على الشبكات (أنا-1) الخطوة] ؛

اللاحقة إعلان ، قرص مضغوط ،المتعلقة بتوزيع التدفقات عبر الحزم الفردية والمشتركة لقنوات شبكة الاتصالات بعد إجراء RP ؛

يتم تنفيذ إجراء استبدال الفرع في نهاية كل تكرار (مع مراعاة أن الإجراءات CW ، Cdهي في الأساس إجراءات استبدال - في هذه الحالات ، الإضافات) ؛

يتم تنفيذ إجراء CS أو AC عند كل تكرار ؛ يتم تنفيذ إجراءات CS و AS بشكل مشترك في نهاية كل خطوة تصميم ؛

يبدو أن الأكثر ملاءمة هو تسلسل إجراءات التوليف الموضحة في الشكل. 3.1 ، حيث C هو الإجراء الخاص بتمثيل الهيكل

شبكات الاتصالات ، "التكلفة" - إجراء لحساب التكلفة الإجمالية لقدرات قنوات شبكة الاتصالات ، 1 - عداد عدد التكرارات ، 2 - عداد عدد هياكل الشبكة الأولية. مكان التسلسل أ W ، CWمباشرة قبل RP أو مباشرة بعد تحديد الكمبيوتر حسب نوع المتغير المعروض للهيكل. الحد من الحالات: إذا مع- خشب إذن AW ، CWيتبع C ، إذا كان C هو رسم بياني كامل ، إذن أ W ، CWيتبع الكمبيوتر.وفقًا لتقنية التوليف المقترحة ، فإن إجراءات التصميم الرئيسية هي الإجراءات GS، AW، CW، RP، Ad، Cd، PC، AC، SUو ЗВ.

كما تظهر ممارسة تصميم شبكات اتصالات غير هرمية موزعة ذات أبعاد كبيرة ، فإن اختيار الهيكل الأولي لمرحلة التحسين المحلية - هيكل الحد الأدنى من شجرة الاتصال أو الرسم البياني النجمي - يؤدي إلى بنية نهائية شبه مثالية للشبكة. ويفسر ذلك حقيقة أن مثل هذا الاختيار للهيكل الأولي للشبكة يفرض قيودًا كبيرة جدًا على المراحل اللاحقة من التحسين ، وفي الحالة العامة ، هذه القيود غير مبررة. من ناحية أخرى ، فإن اختيار المتغير المحدد الثاني لهيكل الشبكة الأولي - رسم بياني كامل - للشبكات كبيرة الأبعاد غير مقبول بسبب الكم الهائل من الحسابات المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يأخذ المتغيران المحددان المحددان لهيكل الشبكة الأولي في الاعتبار طبيعة الرسم البياني للتحميل المقدم للتنفيذ ز (ص):يوفر الرسم البياني الكامل حزمًا مباشرة من القنوات لجميع متطلبات نقل المعلومات ؛ لا يسمح خيار الحد الأدنى للشجرة بتوزيع تدفقات المعلومات المرسلة عبر مسارات إرسال مختلفة.

فيما يتعلق بما ورد أعلاه ، فإن البديل الأكثر ملاءمة لهيكل الشبكة الأولي في تخليق شبكة اتصالات موزعة ذات أبعاد كبيرة هو هيكل الرسم البياني للحمل (يمكن اعتبار الحد الأدنى من الشجرة والرسم البياني النجمي والرسم البياني الكامل بمثابة الهياكل الأولية الشبكات المركزية أو الهياكل الأولية للشبكات الموزعة ذات الأبعاد الصغيرة). نظرًا لأن معيارًا لتحقيق أمثلية توليف الشبكة ، يتم أخذ إيجار القناة - كيلومترات الشبكة ، وتطبيق جميع إجراءات مرحلة التحسين المحلي مباشرة على الرسم البياني ز (ص)أو الهياكل المشتقة من ز (ص) ،صحيح. في بعض الحالات ، الرسم البياني ز (ص)من المناسب استبدال الرسم البياني G (Y \ ε) الذي تم الحصول عليه من ز (ص)عن طريق إزالة الحواف التي تربط الرؤوس بحمل متبادل أقل من *.

عند النظر في الرسم البياني G (Y) (G (Y \ ε))كهيكل أولي لعملية تصميم شبكة الاتصالات الموزعة

*) نظرًا لأن الرسم البياني G (Y) لشبكات الاتصالات ذات الأغراض العامة ، كقاعدة عامة ، متصل بالكامل ، فإن تحويله إلى الرسم البياني G (Y \ ε) ضروري.

يتم تمثيل تسلسل إجراءات توليف الشبكة بالمخطط في الشكل. 3.2 [هنا: ز (ص)- الهيكل الأولي].

بافتراض توافر برامج التكييف (تحليل الشبكة) و SU (محاكاة توزيع التدفق) واختيار الفروع المرشحة للاستبدال بناءً على نتائج الإجراءات AS ، SU

يتمثل تعريف عملية التحسين المحلية في اختيار خوارزميات الإجراءات AW ، CW ، Ad ، Cdوجهاز الكمبيوتر. دعنا نفكر في بعض الخيارات لحل هذه المشكلة.

تقسيم الشبكة

في الحالة العامة ، حل مشكلة تركيب الشبكات الموزعة

الوصلات عن طريق طرق استبدال الفرع (الإجراءات CW ، Cd ، RP ، ZV) يتطلب 0 (ن 3) -O (ن 6)الحسابات ، حيث n هو عدد عقد الشبكة ، وبالنسبة للشبكات التي تحتوي على أكثر من عدة مئات من العقد ، فهذا غير ممكن. إحدى الطرق الممكنة لتقليل تعقيد التصميم هي تمثيل مركب شبكة كبيرةكمجموعة من الشبكات الأصغر (المناطق) وتقليل حل مشكلة التوليف لشبكة كبيرة لحل مشاكل توليف الشبكات ومكوناتها (شبكات المنطقة وبين المناطق). السبب الثاني لمنفعة تقسيم (تقسيم المناطق) لشبكة الاتصالات هو الحاجة إلى تخصيص مناطق تحكم لشبكة اتصالات مع توطين داخل كل منطقة من معلومات التحكم والإدارة.

إذا كانت الرغبة في تقليل مقدار التصميم تتطلب تنفيذ إجراء تقسيم الشبكة حسب الهيكل كإجراء أولي لمرحلة تحسينها المحلي ، فسيتم تنفيذ إجراء تقسيم الشبكة للتحكم ، كقاعدة عامة ، بعد تركيب بنية الشبكة.

تتضمن مرحلة تقسيم الشبكة حل مشكلتين رئيسيتين - تحديد عدد المناطق (كتل التقسيم) للشبكة واختيار مبادئ تجميع العقد حسب المناطق ، ويكون حل هذه المشكلات أكثر صعوبة بالنسبة للشبكات غير الهرمية بنية. في حالة تقسيم الشبكة للتحكم ، يعتمد عدد كتل التقسيم بشكل عام على هيكل الشبكة وحجم تدفق الرسائل المرسلة ، ومبادئ التحكم المعتمدة ، وخصائص الأداء لعناصر التحكم في الأجهزة والبرامج ، وما إلى ذلك. حاليًا ، هناك لا توجد منهجية عامة لتقسيم الشبكة إلى مناطق تحكم ، ويظل الاختيار الأمثل لعدد مناطق التحكم مفتوحًا. في هذه الحالة ، لا ينبغي استبعاد خيار التعداد وفقًا لعدد المناطق الممكنة (نظرًا لطبيعة حل مشكلة تقسيم المناطق وقيمة التعداد الصغيرة لمرة واحدة).

عدد نيتم تحديد الكتل لتقسيم الشبكة حسب الهيكل بناءً على الحد الأدنى لمقدار التصميم ويتم تحديدها على أنها وأين ن- العدد الإجمالي لعقد الشبكة المركبة ؛

عدد العقد المركزية في كل منطقة. تم بناء الشبكة كمجموعة ن جشبكات المنطقة والشبكة بين المناطق على ، العقد (في حالة افتراض نفس عدد العقد المركزية في كل منطقة). إذا افترضنا أن هناك عقدة مركزية واحدة فقط في كل شبكة منطقة ، وهذا ، كقاعدة عامة ، صحيح بالنسبة للشبكات المحملة بشكل خفيف ، إذن ن ج = .

يرتبط تعريف مبادئ تجميع عقد الشبكة حسب المناطق عمومًا بقضايا تقييم تكلفة وقدرة خطوط الاتصال ، مع مهام توزيع التدفق عبر الشبكة وضمان الموثوقية الهيكلية. إن الافتقار إلى النتائج النظرية حول مشكلة التجميع يجعل من الضروري البحث عن مبادئ إرشادية للتجميع. المبدأ الطبيعي للتجميع هو مطلب الحد الأدنى من اتصال المعلومات بين مناطق التحكم وبين المناطق من حيث الهيكل ، نظرًا لأن مثل هذا التجميع يحدد بشكل صحيح مشاكل التحكم والتركيب الهيكلي ويسمح بتقليل تكلفة الشبكة البينية والشبكات الداخلية. -مراقبة المنطقة.

تمت الإشارة إلى ملاءمة استخدام الرسم البياني أعلاه بالفعل G (Y) (G (Y \ ε))كهيكل أولي لعملية التحسين المحلي لشبكة الاتصالات. منذ أوزان حواف الرسم البياني G (Y) (G (Y \ ε))تساوي جاذبية المعلومات بين العقد المقابلة للشبكة ، فإن ملاءمة استخدامها (مع مبدأ التجميع المختار) واضحة تمامًا وكرسومات بيانية لهيكل الشبكة المقدمة للتقسيم إلى مناطق (القطع).

تنتمي مشكلة قطع الرسم البياني إلى فئة المشكلات التجميعية القصوى ، أي المشكلات التي يلزم فيها تحديد الحد الأدنى (الأقصى) لبعض الوظائف F،المحددة في المجموع

تحليل وتحسين نظام الاتصال الرقمي

3.1 اختيار نوع التشكيل وحساب خصائص جودة الإرسال

تطبيق

المقدمة

لا يمكن تصور حياة المجتمع الحديث بدون أنظمة نقل المعلومات المتشعبة على نطاق واسع. بدونها ، لما كانت الصناعة والزراعة والنقل قادرة على العمل.

مزيد من التطوير لجميع جوانب أنشطة مجتمعنا لا يمكن تصوره دون تنفيذ أوسع أنظمة مؤتمتةالإدارة ، وأهم جزء منها هو نظام اتصال لتبادل المعلومات ، وكذلك أجهزة لتخزينها ومعالجتها.

لا يتم نقل المعلومات وتخزينها ومعالجتها عند استخدام الأجهزة التقنية فقط. المحادثة العادية هي تبادل للمعلومات. هناك العديد من الأشكال المختلفة لعرض المعلومات وتخزينها ، مثل: الكتب ، والأقراص المرنة ، والأقراص الصلبة ، وما إلى ذلك.

تؤثر تكنولوجيا نقل المعلومات ، ربما بدرجة أكبر من أي تقنية أخرى ، على تشكيل هيكل المجتمع العالمي. تميز العقد الماضي بتغييرات ثورية في الإنترنت ، ومعها تغيرات جذرية وغير متوقعة في كثير من الأحيان في الطريقة التي نؤدي بها أعمالنا على نطاق عالمي. ومن ثم ، فإنه يتبع نتيجة طبيعية تمامًا مفادها أنه بدون معرفة أساسيات نظرية نقل الإشارات ، من المستحيل إنشاء أنظمة اتصال مثالية جديدة وتشغيلها. لذلك ، تعتبر دراستها جزءًا لا يتجزأ من التدريب النظري للطلاب.

إن نقل الرسالة من نقطة إلى أخرى هو أساس نظرية وتكنولوجيا الاتصال. في دورة "نظرية الاتصالات" يدرسون الأساليب الموحدة لحل المشاكل المختلفة التي تنشأ في نقل المعلومات من مصدرها إلى المتلقي.

1.1 مخطط هيكلي نظام رقميروابط

في عدد من حالات الممارسة ، تنشأ مشكلة إرسال الرسائل المستمرة عن طريق قناة اتصال منفصلة. يتم حل هذه المشكلة باستخدام نظام الاتصال الرقمي. أحد هذه الأنظمة هو نظام إرسال الرسائل المستمرة بطريقة تعديل شفرة النبض (PCM) والتلاعب المتناسق مع الموجة الحاملة. يظهر الرسم التخطيطي لمثل هذا النظام في الشكل. 1. يتكون من مصدر رسالة (IC) ، محول تناظري إلى رقمي (ADC) ، ثنائي قناة منفصلةالاتصالات (DKS) ، جزءا لا يتجزأ منوهي قناة اتصال مستمرة (NCS) ومحول رقمي إلى تناظري (DAC) ومستقبل رسائل (PS). يحتوي كل جزء من أجزاء النظام المذكورة أعلاه على عدد من العناصر الأخرى. دعونا نتناولها بمزيد من التفصيل.

مصدر الرسائل هو كائن أو نظام ما ، يجب إرسال معلومات حول حالته أو سلوكه عبر مسافة ما. المعلومات التي يتم إرسالها من IS غير متوقعة بالنسبة للمستلم. لذلك ، يتم التعبير عن مقياسها الكمي في نظرية الاتصالات من خلال الخصائص الإحصائية (الاحتمالية) للرسائل (الإشارات). الرسالة هي شكل مادي لعرض المعلومات. في كثير من الأحيان ، يتم تقديم الرسائل في شكل تيار أو جهد متغير بمرور الوقت يعكس المعلومات المرسلة.

الشكل 1.1 - رسم تخطيطي لنظام الاتصالات الرقمية

في جهاز الإرسال (IS) ، يتم ترشيح الرسالة أولاً من أجل قصر طيفها على تردد أعلى معين f V. وهذا ضروري للتمثيل الفعال لاستجابة LPF x (t) في شكل سلسلة من العينات xk = x (kT)، k = 0، 1، 2 ،. .. ، والتي يتم ملاحظتها عند إخراج جهاز أخذ العينات. لاحظ أن التصفية مرتبطة بإدخال خطأ e f (t) ، والذي يعكس ذلك الجزء من الرسالة الذي يتم تخفيفه بواسطة مرشح التمرير المنخفض. علاوة على ذلك ، فإن التهم (x k) محسوبة كميا خلف المستوى. ترتبط عملية التكميم بالتحويل غير الخطي للعينات ذات القيمة المستمرة (x k) إلى عينات ذات قيمة منفصلة (x k l) ، والتي تؤدي أيضًا إلى حدوث خطأ ، وهو ما يسمى خطأ التكميم (الضوضاء) e kv (t). يتم بعد ذلك ترميز المستويات الكمية (y k = x k l) برمز ثنائي غير فائض (بدائي) أو رمز مناعي للضوضاء.

يشكل تسلسل مجموعات الكود (b k l) إشارة PCM ، يتم إرسالها إلى المغير - وهو جهاز مصمم لمطابقة مصدر الرسائل مع خط الاتصال. يولد المغير إشارة خطية S (t ، b i) ، وهي تذبذب كهربائي أو كهرومغناطيسي يمكن أن ينتشر على طول خط الاتصال ويرتبط بشكل فريد بالرسالة التي يتم إرسالها (في هذه الحالة ، إشارة PCM). يتم إنشاء الإشارة S (t ، b i) نتيجة التعديل المنفصل (التلاعب) - عملية تغيير واحد أو أكثر من معلمات الناقل وفقًا لإشارة PCM. عند استخدام موجة حاملة متناغمة ، يتم تمييز الإشارات U H (t) = U m cos (2pf n t + j 0): مفتاح الاتساع والتردد والطور (AM و FM و FM).

لمنع البث خارج النطاق في اتصال أحادي القناة أو عند تنظيم اتصال متعدد القنوات ، وكذلك لتحديد نسبة الإشارة إلى الضوضاء المرغوبة عند دخل المستقبل ، يتم ترشيح الإشارة الخطية وتضخيمها في مرحلة خرج الدائرة المتكاملة.

تدخل الإشارة S (t) من خرج IC إلى خط الاتصال ، حيث تتأثر بالتداخل n (t). عند إدخال المستقبل (Pr) ، يعمل خليط z (t) = s (t) + n (t) للإشارة المرسلة والتداخل ، والذي يتم ترشيحه في مرحلة الإدخال Pr وتغذيته إلى مزيل التشكيل (الكاشف) .

أثناء الاستخلاص ، يتم استخراج قانون تغيير معلمة المعلومات من الإشارة المستقبلة ، والتي تتناسب في حالتنا مع إشارة PCM. في هذه الحالة ، للتعرف على الإشارات الثنائية المرسلة ، يتم توصيل جهاز تحديد (VP) بإخراج مزيل التشكيل. عند إرسال إشارات ثنائية b i ، i = 0 ، 1 عبر DCS ، يؤدي وجود التداخل في مركز التحكم في الشبكة (NCC) إلى حلول (أخطاء) غامضة في وحدة التحكم RU ، مما يؤدي بدوره إلى حدوث تباين بين توليفات الشفرات المرسلة والمستقبلة.

أخيرًا ، لاستعادة الرسالة المستمرة المرسلة أ (ر) ، أي بالحصول على تقديرها ، تخضع كلمات الكود المستلمة لفك التشفير والاستيفاء والترشيح بالمرور المنخفض. في هذه الحالة ، يتم إعادة بناء المستويات L ، m = 1 ... L-1 ، في مفكك الشفرة من تركيبات الشفرة الثنائية.

يؤدي وجود أخطاء في DCS الثنائي إلى أخطاء إرسال في L-m DCS وحدوث ضوضاء الإرسال e P (t). تؤدي التأثيرات المجمعة لخطأ الترشيح والتكميم وضوضاء الإرسال إلى الغموض بين الرسائل المرسلة والمستقبلة.

1.2 تحديد معلمات ADC و DAC

يتم تحديد الفاصل الزمني لأخذ العينات في الوقت T d بناءً على نظرية Kotelnikov. القيمة العكسية لـ T d هي تردد أخذ العينات f d = 1 / T d المحدد من الحالة

و د ≥ 2F م ، (1.1)

حيث F m هو الحد الأقصى للتردد للإشارة الأولية (الرسالة).

تعمل زيادة معدل أخذ العينات على تبسيط مرشح تمرير الإدخال المنخفض (LPF) الخاص بـ ADC ، مما يحد من طيف الإشارة الأولية ، وخرج LPF الخاص بـ DAC ، والذي يستعيد الإشارة المستمرة من العينة. لكن الزيادة في معدل أخذ العينات تؤدي إلى انخفاض مدة الرموز الثنائية عند خرج ADC ، الأمر الذي يتطلب توسعًا غير مرغوب فيه في عرض نطاق قناة الاتصال لإرسال هذه الرموز. بشكل نموذجي ، يتم اختيار معلمات مرشح تمرير الترددات المنخفضة للإدخال لـ ADC ومرشح تمرير الإخراج المنخفض الخاص بـ DAC بنفس الطريقة.

في التين. يوضح الشكل 1.2: S (f) - طيف العينات ، الذي يتم عرضه بنبضات ضيقة ، S a (f) - طيف الرسالة المستمرة a (t) ، A (f) - التوهين التشغيلي لمرشح التمرير المنخفض.

لكي لا يقوم LPF بإدخال تشوهات خطية في الإشارة المستمرة ، يجب أن تفي الترددات المحدودة لنطاقات مرور LPF بالشرط

و 1 ≥ فهرنهايت م (1.2)

من أجل استبعاد التعرج للأطياف S a (f) و S a (ff D) ، وكذلك لضمان التخفيف من استعادة مرشح التمرير المنخفض لمركب S a (ff D) ، الترددات المحدودة لـ يجب أن يفي مرشح الترددات المنخفضة بالشرط

و 2 ≤ (و د - و م) (1.3)

الشكل 1.2 - طيف العينات والاستجابة الترددية لتوهين مرشحات ADC و DAC

حتى لا يكون مرشح الترددات المنخفضة شديد التعقيد ، يتم اختيار نسبة الترددات المحددة من الحالة

و 2 / و 1 = 1.3 ... 1.1. (1.4)

بعد استبدال العلاقات (1.2) و (1.3) في (1.4) ، يمكننا اختيار تردد أخذ العينات f D.

في نظام إرسال PCM الرقمي ، تُعرَّف قدرة التداخل عند خرج DAC على أنها

,(1.5)

أين هو متوسط ​​قوة ضوضاء التكمية ؛

متوسط ​​قوة الضوضاء لأخطاء القياس.

(1.6)

يتم التعبير عن قدرة ضوضاء التكميم من حيث حجم خطوة التكمية Dx:

.(1.7)

تعتمد خطوة التكميم على عدد مستويات التكميم N:

Dx = U max / (N-1) (1.8)

من التعبير (1.8) نحدد أقل عدد ممكن من مستويات التكميم:

(1.9)

طول الكود الثنائي الأولي عند إخراج ADC هو عدد صحيح:

م = سجل 2 ن (1.10)

لذلك ، يتم اختيار عدد مستويات التكميم N كقوة عددية 2 ، والتي عندها

N ≥ N m i n. (1.11)

يتم تحديد مدة الرمز الثنائي (بت) عند إخراج ADC على أنها

T ب = T د / م. (1.12)

متوسط ​​كمية المعلومات المنقولة عبر قناة الاتصال لكل وحدة زمنية - يتم تحديد معدل نقل المعلومات H t بواسطة الصيغة

,(1.13)

أين هو معدل أخذ العينات ؛

- غير قادر علي.

, (1.14)

حيث هو قانون توزيع مستوى الإشارة ، هو عدد مستويات التكميم.

معدل العينة يساوي معدل أخذ العينات:

.(1.15)

1.3 التحوير

نختار نوع التعديل بحيث لا يقل معدل نقل المعلومات بعد التعديل عن أداء المصدر ، أي

,

أين هو معدل التعديل ،

عدد مواضع الإشارة.

بالنسبة إلى AM و FM و OFM و KAM

عرض النطاق الترددي للقناة.

,

أين هو عدد القنوات الفرعية.

من ثم ,

بعد تحديد عدد مواضع الإشارة M ، نحسب احتمالات الخطأ

احتمال الخطأ لـ AM-M:

,

احتمال الخطأ في FM-M:

احتمال الخطأ لـ OFM-M:

احتمال الخطأ لـ KAM-M:

م = 2 ك ، ك عدد زوجي.

احتمال الخطأ لـ OFDM:

أين η هو عدد مستويات السعة ؛

م = 2 ك ، ك عدد زوجي.

يتم اختيار طريقة التعديل وفقًا لمعيار الحد الأدنى من احتمال الخطأ.

1.4 اختيار نوع كود تصحيح الخطأ وتحديد طول توليفة الكود

يستخدم الترميز المقاوم للضوضاء أو المكرر عن الحاجة لاكتشاف و (أو) تصحيح الأخطاء التي تحدث أثناء الإرسال عبر قناة منفصلة. من الخصائص المميزة لتشفير تصحيح الخطأ أن تكرار المصدر الناتج عن إخراج المشفر أكبر من تكرار المصدر عند إدخال المشفر. يستخدم الترميز المقاوم للضوضاء في أنظمة الاتصالات المختلفة ، أثناء تخزين البيانات ونقلها في شبكات الكمبيوتر ، في أجهزة الصوت والفيديو المنزلية والمهنية القائمة على التسجيل الرقمي.

إذا كان التشفير الاقتصادي يقلل من التكرار في مصدر الرسالة ، فإن تشفير تصحيح الأخطاء ، على العكس من ذلك ، يتكون من الإدخال الهادف للتكرار من أجل تمكين اكتشاف و (أو) تصحيح الأخطاء التي تحدث أثناء الإرسال عبر قناة اتصال .

n = m + k طول كلمة السر ؛

م هو عدد رموز المعلومات (بت) ؛

k هو عدد رموز الشيك (أرقام) ؛

من الأهمية بمكان لتوصيف خصائص تصحيح الكود الحد الأدنى لمسافة الشفرة d min ، والتي يتم تحديدها من خلال المقارنة الزوجية لجميع مجموعات الكود ، والتي تسمى مسافة هامنج.

في الكود غير المكرر ، يُسمح بجميع التركيبات ، وبالتالي ، فإن مسافة الشفرة الدنيا تساوي واحدًا - d min = 1. لذلك ، يكفي تشويه رمز واحد بحيث بدلاً من المجموعة المرسلة ، هناك تركيبة أخرى مسموح بها تم استلامه. من أجل أن يكون للشفرة خصائص تصحيحية ، من الضروري إدخال بعض التكرار فيها ، مما يضمن الحد الأدنى للمسافة بين أي مجموعتين مسموح بهما على الأقل - d min> 2.

يعد الحد الأدنى لمسافة الشفرة أهم خاصية لرموز تصحيح الأخطاء ، مما يشير إلى العدد المضمون للأخطاء التي تم اكتشافها أو تصحيحها بواسطة رمز معين.

عند استخدام الرموز الثنائية ، يتم أخذ التشوهات المنفصلة في الاعتبار فقط ، حيث يذهب المرء إلى الصفر (1 → 0) أو يذهب الصفر إلى واحد (0 → 1). يسمى الانتقال 1 → 0 أو 0 → 1 في عنصر واحد فقط من مجموعة التعليمات البرمجية خطأ واحد (تشويه فردي). في الحالة العامة ، يعني تعدد الخطأ عدد مواضع تركيبة الشفرة التي تم فيها ، تحت تأثير التداخل ، استبدال بعض الرموز بأخرى. احتمال حدوث تشوهات مزدوجة (t = 2) ومتعددة (t> 2) للعناصر في مجموعة تعليمات برمجية ضمن 0< t < n.

الحد الأدنى لمسافة الشفرة هو المعلمة الرئيسية التي تميز القدرة على التصحيح لكود معين. إذا تم استخدام الكود فقط لاكتشاف أخطاء التعددية t 0 ، فمن الضروري والكافي أن تكون مسافة الشفرة الدنيا مساوية لـ

د دقيقة> ر 0 + 1. (1.29)

في هذه الحالة ، لا يمكن لأي مجموعة من أخطاء t 0 ترجمة تركيبة رمز مسموح بها إلى مجموعة أخرى مسموح بها. وبالتالي ، يمكن كتابة شرط الكشف عن جميع الأخطاء ذات التعددية t 0 على النحو التالي:

ر 0 ≤ د دقيقة - 1. (1.30)

لكي تكون قادرًا على تصحيح جميع أخطاء التعددية t أو أقل ، من الضروري أن يكون لديك مسافة دنيا تفي بالشرط:

في هذه الحالة ، تختلف أي مجموعة رموز مع عدد الأخطاء t وتختلف عن كل مجموعة مسموح بها في مواضع t و + 1 على الأقل. إذا لم يتم استيفاء الشرط (1.31) ، فإن الحالة تكون ممكنة عندما تؤدي أخطاء التعددية t إلى تشويه التركيبة المرسلة بحيث تصبح أقرب إلى إحدى التوليفات المسموح بها مقارنة بالتوليفة المرسلة أو حتى الانتقال إلى تركيبة أخرى مسموح بها. وفقًا لهذا ، فإن شرط تصحيح جميع الأخطاء بتعددية t على الأكثر ويمكن كتابته بالصيغة:

t و ≤ (د دقيقة - 1) / 2. (1.32)

من (1.29) و (1.31) يتبع ذلك أنه إذا قام الكود بتصحيح جميع الأخطاء مع التعددية t ، فإن عدد الأخطاء التي يمكنه اكتشافها هو t 0 = 2 ∙ t و. وتجدر الإشارة إلى أن العلاقات (1.29) و (1.31) تحدد فقط الحد الأدنى المضمون من الأخطاء المكتشفة أو المصححة لمدة d دقيقة ولا تقيد إمكانية اكتشاف أخطاء ذات تعدد أكبر. على سبيل المثال ، أبسط كود للتحقق من التكافؤ مع d mi n = 2 يسمح باكتشاف ليس فقط الأخطاء الفردية ، ولكن أيضًا أي عدد فردي من الأخطاء ضمن t 0< n.

ينبغي اختيار طول كلمة التشفير n بطريقة توفر أقصى صبيب لقناة الاتصال. عند استخدام كود التصحيح ، تحتوي مجموعة الكود على n بت ، منها m بتات معلومات ، و k بتات فحص.

يسمى تكرار كود التصحيح بالقيمة

,(1.33)

من أين يتبع

.(1.34)

توضح هذه القيمة أي جزء من العدد الإجمالي لرموز كلمة الرمز يمثل رموز المعلومات. في نظرية التشفير ، تسمى قيمة B m معدل الشفرة النسبي. إذا كان أداء مصدر المعلومات يساوي رموز H t في الثانية ، فإن معدل الإرسال بعد تشفير هذه المعلومات سيكون مساويًا لـ

نظرًا لأنه في التسلسل المشفر لكل رموز n ، فإن رموز m فقط هي معلومات.

إذا كان نظام الاتصال يستخدم إشارات ثنائية (إشارات من النوعين "1" و "0") ولا يحمل كل عنصر وحدة أكثر من بت واحد من المعلومات ، فهناك علاقة بين معدل نقل المعلومات ومعدل التشكيل

حيث V هو معدل نقل المعلومات ، بت / ثانية ؛ ب - معدل التشكيل ، الباود.

من الواضح أنه كلما كان k أصغر ، كلما اقتربت النسبة m / n من 1 ، كلما قل اختلاف V عن B ، أي كلما زاد معدل نقل نظام الاتصال.

من المعروف أيضًا أنه بالنسبة للرموز الدورية ذات مسافة الشفرة الدنيا d min = 3 ، تكون العلاقة التالية صحيحة

كلوغ 2 (ن + 1). (1.37)

يمكن ملاحظة أنه كلما كانت n أكبر ، كلما اقتربت النسبة m / n من 1. على سبيل المثال ، بالنسبة لـ n = 7 ، k = 3 ، m = 4 ، m / n = 0.571 ؛ لـ n = 255 ، k = 8 ، m = 247 ، m / n = 0.964 ؛ من أجل n = 1023 ، k = 10 ، m = 1013 ، m / n = 0.990.

البيان أعلاه ينطبق أيضًا على d min الكبير ، على الرغم من عدم وجود علاقات دقيقة للوصلات بين m و n. لا يوجد سوى الحدود العليا والسفلى التي تحدد العلاقة بين أقصى مسافة ممكنة لشفرة التصحيح وتكرارها.

لذلك ، يعطي حد بلوتكين الحد الأعلى لمسافة الشفرة d ميل n لعدد معين من البتات n في مجموعة الكود وعدد بتات المعلومات m ، وللأكواد الثنائية:

(1.38)

في .(1.39)

يحدد الحد الأعلى لـ Hamming أقصى عدد ممكن من مجموعات الكود المسموح بها (2 م) من أي كود تصحيح خطأ لـ مجموعة القيم n و d دقيقة:

,(1.40)

أين هو عدد مجموعات العناصر n لعناصر i.

من هنا يمكنك الحصول على تعبير لتقييم عدد أحرف الشيك:

.(1.41)

بالنسبة للقيم (د دقيقة / ن) 0.3 ، يكون الفرق بين حد هامينج وحد بلوتكين صغيرًا نسبيًا.

تحدد حدود Varshamov-Hilbert للقيم الكبيرة لـ n حدًا أدنى لعدد بتات الفحص المطلوبة لتوفير مسافة رمز معينة:

تعطي جميع التقديرات المذكورة أعلاه فكرة عن الحد الأعلى للرقم d دقيقة للقيم الثابتة لـ n و m أو تقدير أقل لعدد رموز الفحص k بالنسبة إلى m و d min.

مما سبق ، يمكننا أن نستنتج أنه من وجهة نظر إدخال التكرار الثابت في كلمة المرور ، من المفيد اختيار كلمات مشفرة طويلة ، لأنه مع زيادة n الإنتاجية النسبية

R = V / B = م / ن (1.43)

يزيد ، ويميل إلى الحد الذي يساوي 1.

في قنوات الاتصال الحقيقية ، يوجد تداخل يؤدي إلى ظهور أخطاء في تركيبات الكود. عندما يتم اكتشاف خطأ بواسطة وحدة فك ترميز في الأنظمة ذات POC ، يُطلب مرة أخرى مجموعة من مجموعات الكود. أثناء إعادة الطلب ، لا يتم إرسال أي معلومات مفيدة ، وبالتالي ينخفض ​​معدل نقل المعلومات.

يمكن إثبات ذلك في هذه الحالة

,(1.44)

حيث P oo هو احتمال اكتشاف الخطأ بواسطة مفكك التشفير (احتمال إعادة السؤال):

;(1.45)

R pp - احتمال الاستقبال الصحيح (استقبال خالٍ من الأخطاء) لمجموعة الشفرات ؛

M هي سعة تخزين جهاز الإرسال في عدد تركيبات الكود

,(1.46)

حيث t p هو وقت انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال ، s ؛

t k - وقت إرسال مجموعة شفرة مكونة من n بت ، s.

لافتة< >يعني أنه عند حساب M ، يجب أخذ أكبر قيمة أقرب عدد صحيح.

يتم حساب وقت انتشار الإشارة عبر قناة الاتصال ووقت إرسال كلمة التشفير وفقًا للتعبيرات

حيث L هي المسافة بين المحطات الطرفية ، كم ؛

s - سرعة انتشار الإشارة على طول قناة الاتصال ، km / s (s = 3x10 5) ؛

ب - معدل التشكيل ، الباود.

في حالة وجود أخطاء في قناة الاتصال ، تكون قيمة R دالة لـ P 0 ، n ، k ، B ، L ، s. لذلك ، هناك n مثالي (معطى P 0 ، B ، L ، s) ، حيث يكون الصبيب النسبي هو الحد الأقصى.

لحساب القيم المثلى لـ n ، k ، m ، يكون الاستخدام الأكثر ملاءمة حزمة البرامجالنمذجة الرياضية ، مثل MathLab أو MathCAD ، بالتخطيط للاعتماد R (n) فيه. ستكون القيمة المثلى في الحالة عندما تكون R (n) هي الحد الأقصى. عند تحديد قيم n ، k ، m ، من الضروري أيضًا التأكد من استيفاء الشرط التالي:

أين هو الاحتمال المكافئ لاستقبال خطأ وحيد بتة عند استخدام تشفير تصحيح الضوضاء مع DFB.

يمكن تحديد القيمة باستخدام العلاقة التي ، عند الإرسال دون استخدام تشفير تصحيح الأخطاء ، فإن احتمال التسجيل الخاطئ لتركيبة رمز Р 0кк للطول n يساوي

.(1.48)

في نفس الوقت ، عند استخدام ترميز تصحيح الأخطاء

,(1.49)

أين هو احتمال وجود أخطاء غير مكتشفة

;(1.50)

تم الكشف عن احتمالية وجود أخطاء

.(1.51)

بالإضافة إلى استيفاء الشرط (1.47) ، من الضروري التأكد

V ³ H t. (1.52)

ويترتب على ما سبق أن عملية إيجاد قيم B ، n ، m ، k هي عملية تكرارية ومن الأنسب ترتيبها في شكل جدول ، يتم تقديم عينة منه في الجدول. 1.2

الجدول 1.2

حزب التحرير = ، بااد =.
إلى	ن	م	ك		الخامس	الخامس
1
2
3
…

لاكتشاف الأخطاء ، اختر كود دوري... الأكواد الدورية هي الأبسط والأكثر كفاءة من بين جميع أكواد تصحيح الأخطاء المعروفة. يمكن استخدام هذه الرموز لاكتشاف الأخطاء المستقلة وتصحيحها ، وعلى وجه الخصوص ، لاكتشاف الأخطاء التسلسلية وتصحيحها. وتتمثل خاصيتها الرئيسية في أنه يمكن الحصول على كل مجموعة رمز عن طريق التقليب الدوري للرموز المركبة التي تنتمي إلى نفس الكود.

تعمل الشفرات الدورية على تبسيط وصف الشفرة الخطية إلى حد كبير ، نظرًا لأنه بدلاً من تحديد عناصر المصفوفة الثنائية Ρ ، فإنها تتطلب تحديد المعاملات الثنائية (n-k + 1) لكثير الحدود g (D). بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تبسط إجراءات التشفير وفك التشفير لاكتشاف الأخطاء. في الواقع ، لتنفيذ التشفير ، يكفي إجراء مضاعفة متعددة الحدود ، والتي يتم تنفيذها باستخدام سجل خطي يحتوي على خلايا ذاكرة k ولها ردود فعل تتوافق مع كثير الحدود h (D).

رمز التكرار مضمون لاكتشاف الأخطاء في التعددية وتصحيحها. لذلك ، في الأنظمة ذات التغذية المرتدة للقرار ، يتم استخدام الترميز الدوري.

عند اكتشاف خطأ من جانب المستلم ، يتم إرسال طلب إلى الكتلة التي تم اكتشافه فيها عبر قناة الاتصال العكسي ، ثم يتم إعادة إرسال هذه الكتلة. يستمر هذا حتى يتم تلقي هذه الكتلة دون اكتشاف خطأ. يُطلق على هذا النظام اسم نظام يحتوي على ردود فعل حاسمة (PFC) ، حيث يتم اتخاذ قرار تلقي كتلة أو إعادة إرسالها في جانب الاستقبال. يعد نظام POC طريقة فعالة لزيادة مناعة الضوضاء عند نقل المعلومات.

عند وصف الإجراء الخاص بالتشفير وفك التشفير باستخدام رمز دوري ، فمن الملائم استخدام جهاز رياضي بناءً على مقارنة مجموعة من كلمات الكود مع مجموعة من متعددات الحدود للطاقة. يتيح هذا الجهاز إمكانية تحديد عمليات تشفير وفك تشفير أبسط للشفرة الدورية.

من بين جميع كثيرات الحدود المقابلة للكلمات المشفرة للشفرة الدورية ، يوجد كثير حدود غير صفري P (x) من الدرجة الأقل. يحدد كثير الحدود هذا الكود المقابل تمامًا وبالتالي يُطلق عليه اسم المولد.

درجة التوليد P (x) تساوي n - m ، التقاطع دائمًا يساوي واحدًا.

كثير حدود المولد هو المقسوم على كل كثيرات الحدود المقابلة للكلمات المشفرة للشفرة الدورية.

مجموعة الصفر تنتمي بالضرورة إلى أي كود دوري خطي ويمكن كتابتها كـ (x n Å 1) mod (x n Å 1) = 0. لذلك ، يجب أن يكون كثير الحدود المتولد P (x) مقسومًا على ذي الحدين x n Å 1.

هذا يجعل من الممكن بشكل بنّاء إنشاء رمز دوري بطول معين n: يمكن استخدام أي متعدد الحدود مقسومًا على ذي الحدين x n Å 1 كمولد.

عند إنشاء أكواد دورية ، استخدم جداول تحلل ذات الحدين x n Å 1 إلى كثيرات حدود غير قابلة للاختزال ، أي كثيرات الحدود التي لا يمكن تمثيلها كمنتج لاثنين من كثيرات الحدود الأخرى (انظر الملحق أ).

يمكن اختيار أي كثير حدود غير قابل للاختزال متضمن في تحلل ذي الحدين x n Å 1 ، بالإضافة إلى أي منتج من كثيرات الحدود غير القابلة للاختزال ، كمنتج متعدد الحدود ، والذي يعطي الرمز الدوري المقابل.

لإنشاء رمز دوري منتظم ، يتم استخدام القاعدة التالية لإنشاء كلمات مشفرة

حيث R (x) هو باقي قسمة m (x) × x n - m على P (x).

من الواضح أن الدرجة R (x) أقل من (n - m) ، وبالتالي فإن الأحرف m الأولى في كلمة الرمز ستتطابق مع الأحرف المعلوماتية ، وستكون الأحرف n - m الأخيرة هي أحرف الاختيار.

يمكن أن يعتمد إجراء فك الشفرات للشفرات الدورية على خاصية قابليتها للقسمة دون الباقي عن طريق توليد كثير الحدود P (x).

في وضع اكتشاف الخطأ ، إذا كان التسلسل المستلم قابلاً للقسمة على P (x) بدون باقي ، يتم الاستنتاج أنه لا يوجد خطأ أو لم يتم اكتشافه. خلاف ذلك ، يتم رفض المجموعة.

في وضع تصحيح الخطأ ، يحسب مفكك الشفرة الباقي R (x) من قسمة التسلسل المستلم F ¢ (x) على P (x). هذه البقايا تسمى متلازمة. كثير الحدود المستلم F ¢ (x) هو مجموع المعامل الثاني للكلمة المرسلة F (x) ومتجه الخطأ E osh (x):

ثم المتلازمة S (x) = F ¢ (x) modP (x) ، لأنه من خلال تعريف الكود الدوري F (x) mod P (x) = 0. يمكن أن ترتبط متلازمة معينة S (x) بـ متجه معين للأخطاء E osh (x). ثم يتم العثور على الكلمة المنقولة F (x) عن طريق الجمع.

ومع ذلك ، يمكن أن تتوافق نفس المتلازمة مع متجهات خطأ مختلفة 2 متر. افترض أن المتلازمة S 1 (x) تتوافق مع متجه الخطأ E 1 (x). لكن جميع متجهات الخطأ التي تساوي مجموع E 1 (x) Å F (x) ، حيث F (x) هي أي كلمة مشفرة ، ستعطي نفس المتلازمة. لذلك ، من خلال تخصيص متجه الخطأ E 1 (x) للمتلازمة S 1 (x) ، سنقوم بفك التشفير الصحيح في الحالة التي يكون فيها متجه الخطأ مساويًا حقًا لـ E 1 (x) ، في جميع 2 م الأخرى - 1 حالات فك التشفير سيكون خاطئا.

لتقليل احتمالية حدوث خطأ في فك التشفير ، من بين جميع متجهات الخطأ المحتملة التي تعطي نفس المتلازمة ، يجب اختيار الأكثر احتمالية في قناة معينة كما تم تصحيحه.

على سبيل المثال ، بالنسبة لـ DSC ، حيث يكون الاحتمال P 0 للاستقبال الخاطئ لرمز ثنائي أقل بكثير من احتمال (1 - P 0) للاستقبال الصحيح ، يتناقص احتمال ظهور متجهات الخطأ مع زيادة وزنها أنا. في هذه الحالة ، من الضروري أولاً تصحيح متجه الأخطاء ذات الوزن الأقل.

إذا كان بإمكان الكود تصحيح جميع متجهات الخطأ ذات الوزن i أو أقل فقط ، فإن أي متجه خطأ للوزن من i + 1 إلى n سيؤدي إلى فك تشفير خاطئ.

سيكون احتمال فك التشفير الخاطئ مساويًا لاحتمال P n (> i) لحدوث متجهات خطأ للوزن i + 1 وأكثر في قناة معينة. بالنسبة إلى DSC ، سيكون هذا الاحتمال مساويًا لـ

.

العدد الإجمالي لمتجهات الخطأ المختلفة التي يمكن للكود الدوري تصحيحها يساوي عدد المتلازمات غير الصفرية - 2 ن - م - 1.

في مشروع الدورة التدريبية ، من الضروري ، على أساس قيمة k المحسوبة في الفقرة السابقة ، اختيار كثير حدود توليد وفقًا للجدول الوارد في الملحق أ. ودائرة فك التشفير لحالة اكتشاف الخطأ.

1.5 مؤشرات الأداء لنظام الاتصالات الرقمية

تتميز أنظمة الاتصالات الرقمية بمؤشرات الجودة ، أحدها هو دقة (صحة) الإرسال.

لتقييم كفاءة نظام الاتصال ، يتم تقديم عامل استخدام قناة الاتصال للطاقة (كفاءة الطاقة) وعامل استخدام القناة عبر النطاق الترددي (كفاءة التردد):

حيث V هو معدل نقل المعلومات ؛

نسبة الإشارة إلى الضوضاء عند إدخال مزيل التشكيل

; (1.55)

عرض النطاق الترددي الذي تشغله الإشارة

, (1.56)

حيث M هو عدد مواضع الإشارة.

السمة المعممة هي عامل استخدام القناة من حيث الإنتاجية (كفاءة المعلومات):

لقناة اتصال مستمرة ، مع مراعاة صيغة شانون

نحصل على التعبير التالي

. (1.58)

وفقًا لنظريات شانون ، بالنسبة إلى h = 1 ، يمكننا الحصول على علاقة بين b و g:

ب = جم / (2 جم - 1) ، (1.59)

والتي تسمى حدود شانون ، والتي تمثل أفضل تبادل بين b و g في قناة مستمرة. من الملائم تصوير هذا الاعتماد في شكل منحنى في مستوى b - g (الشكل 1.6).

الشكل 1.6 - حدود شانون

يمكن زيادة كفاءة النظام عن طريق زيادة سرعة نقل المعلومات (زيادة إنتروبيا الرسائل). تعتمد إنتروبيا الرسائل على قانون توزيع الاحتمالات. لذلك ، لتحسين الكفاءة ، من الضروري إعادة توزيع كثافات عناصر الرسالة.

من خلال القضاء على العلاقة بين عناصر الرسالة أو إضعافها ، يمكن أيضًا تحسين كفاءة الأنظمة.

أخيرًا ، يمكن الحصول على كفاءة الأنظمة من خلال الاختيار المناسب للتشفير ، مما يوفر الوقت في نقل الرسائل.

في مشروع الدورة ، من الضروري تحديد كفاءة نظام الاتصال الرقمي المصمم بنقطة على الرسم البياني (الشكل 1.6).

1. تعليمات منهجية لتصميم الدورة في تخصص "نظرية التوصيل الكهربائي" Bidny Yu.M.، Zolotarev VA، Omelchenko A.V. - خاركوف: KhNURE ، 2008.

2. Omelchenko V.A.، Sannikov V.G. نظرية الاتصال الكهربائي. الفصل 1 ، 2 ، 3. - كييف: ISDO ، 2001.

3. نظرية الاتصال الكهربائي: كتاب جامعي / أ.ج. زيوكو. كلوفسكي ، في آي كورجيك ، إم في نزاروف ؛ إد. دي دي كلوكوفسكي. - م: الراديو والاتصالات. 1998.

4. بيترسون دبليو ، ويلدون إي. أكواد تصحيح الأخطاء / لكل ، من الإنجليزية. إد. RL Dobrushina و S.I Samoylenko. - م-: مير ، 1999. - 596 ص.

5. أندريف ب. نظرية الدوائر الكهربائية غير الخطية. كتاب مدرسي. دليل للجامعات. - م: الراديو والاتصالات ، 1999. - 280 ص.

تطبيق

جدول كثيرات الحدود غير القابلة للاختزال من الدرجة m

الدرجة العلمية م = 7 x 7 + x 4 + x 3 + x 2 + 1 x 7 + x 3 + x 2 + x + 1	الدرجة العلمية م = 13 x 13 + x 4 + x 3 + x + 1 x 13 + x 12 + x 6 + x 5 + x 4 + x 3 + 1 x 13 + x 12 + x 8 + x 7 + x 6 + x 5 + 1
الدرجة العلمية م = 8 x 8 + x 4 + x 3 + x + 1 x 8 + x 5 + x 4 + x 3 + 1 x 8 + x 7 + x 5 + x +1	الدرجة العلمية م = 14 x 14 + x 8 + x 6 + x + 1 × 14 + × 10 + × 6 + 1 x 14 + x 12 + x 6 + x 5 + x 3 + x + 1
الدرجة العلمية م = 9 x 9 + x 4 + x 2 + x + 1 x 9 + x 5 + x 3 + x 2 + 1 x 9 + x 6 + x 3 + x + 1	الدرجة العلمية م = 15 x 15 + x 10 + x 5 + x + 1 x 15 + x 11 + x 7 + x 6 + x 2 + x + 1 x 15 + x 12 + x 3 + x + 1
الدرجة العلمية م = 10 × 10 + × 3 + 1 x 10 + x 4 + x 3 + x + 1 x 10 + x 8 + x h + x 2 + 1	الدرجة العلمية م = 16 x 16 + x 12 + x 3 + x + 1 x 16 + x 13 + x 12 + x 11 + x 7 + x 6 + x 3 + x + 1 x 16 + x 15 + x 11 + x 10 + x 9 + x 6 + x 2 + x + 1
الدرجة العلمية م = 11 × 11 + × 2 + 1 x 11 + x 7 + x 3 + x 2 + 1 x 11 + x 8 + x 5 + x 2 + 1	الدرجة العلمية م = 17 x 17 + x 3 + x 2 + x + 1 x 17 + x 8 + x 7 + x 6 + x 4 + x 3 + 1 x 17 + x 12 + x 6 + x 3 + x 2 + x + 1
الدرجة العلمية م = 12 x 12 + x 4 + x + 1 x 12 + x 9 + x 3 + x 2 + 1 x 12 + x 11 + x 6 + x 4 + x 2 + x + 1

عند التصميم شبكه خلويةيجب إجراء العمليات الأساسية التالية للاتصالات المتنقلة: تقدير تكلفة الشبكة المتوقعة ؛ تقييم قدرة الشبكة؛ تقييم التغطية الراديوية وموقع عناصر الشبكة الخلوية ؛ تقييم الحد الأقصى للكثافة المسموح بها (درجة الخدمات) ؛ تقدير عدد المكالمات ؛ تقييم التطور المستقبلي للشبكة الخلوية. وفقًا لمتخصصي NOKIA ، فإن المراحل الرئيسية لعملية تخطيط الشبكة هي كما يلي:

1- جمع المعلومات عن الأقسام التالية:

القواعد والقوانين

المعلومات الأساسية المتعلقة بالتركيبة السكانية ، ومستويات الدخل ، والتنبؤ بتوسيع منطقة الخدمة ، ودعم الخدمة ، وأبحاث التسويق ، وما إلى ذلك ؛

توافر خطوط الاتصال المؤجرة ، وتوافر ترددات الميكروويف ، ومتطلبات التوصيل مع الأنظمة الأخرى ؛

مرقمة ، عنونة المبادئ ومبادئ التوجيه ؛

الخرائط الطبوغرافية

البنية التحتية الحالية مثل شبكات النقل ووسائط النقل.

2. تحديد معلمات الشبكة الأساسية المطلوبة من حيث التغطية والسعة الراديوية.

المشكلة الرئيسية في مرحلة التخطيط هذه هي تحسين الشبكة وفقًا لمعيار الفعالية من حيث التكلفة. لتنفيذ هذه المهمة في الممارسة العملية ، تحتاج معلومات مفصلةحول الشبكة الخلوية (زيادة تكلفة مرحلة التخطيط ، الحماية متوفرة ، ضرورية البنية التحتية للمعلومات) ، وكذلك صياغة مهام الشبكة ومتطلبات جودتها. نتيجة المرحلة الثانية هي تصميم طوبولوجيا الشبكة المتكاملة ، حيث يجب عرض الخدمات المختلفة والمعدات المطلوبة لتنفيذها. بالإضافة إلى ذلك ، يجب تقديم خطة تفصيلية أولية لتنفيذ الشبكة. الهدف الرئيسي من هذه الخطوة هو توضيح عملية التخطيط المعقدة لشبكة خلوية. يجب أيضًا ملاحظة أنواع التخطيط الأخرى:

FTP (تخطيط الإرسال الثابت) - تخطيط الإرسال الثابت ؛

NAP (تخطيط الوصول إلى الشبكة) - تخطيط الوصول إلى الشبكة ؛

DCN (تخطيط شبكة اتصالات البيانات) - تخطيط شبكة نقل البيانات ؛

INP (تخطيط الشبكة الذكي) - تخطيط الشبكة الذكي ؛

تخطيط شبكة 3G و IP - التخطيط لتطوير الجيل الثالث (3G) من النظام الخلوي ، واستخدام بروتوكولات الشبكة IP ، وما إلى ذلك ، والتي يجب تضمينها في التصميم العام للشبكة الخلوية.

3-اختيار مواقع MSC و BSC والمحطة الأساسية.

4. مسح الموقع لمحطات MSC و BSC ومحطات قاعدية معينة ، وبعبارة أخرى ، تقدير مواقع MSC و BSC و BTS مع مراعاة البيئة المحيطة بهذه الأنظمة.

5. التخطيط التفصيلي للشبكة الخلوية. تشمل هذه المرحلة العمليات التالية:

تصميم شبكة الكمبيوتر والأدوات اللازمة لإنشاء التغطية الراديوية اللازمة للإقليم ؛

تحليل التداخل (القناة المشتركة ، الخارجية ، الضوضاء) ؛

تخطيط التردد

تخطيط قناة الميكروويف ؛

التوثيق ، إلخ.

أعدت NOKIA مجموعة TOTEM بما في ذلك الأدوات اللازمةلتخطيط شبكة خلوية. تتم مناقشة ثلاثة مجالات في تخطيط الشبكة الخلوية أدناه:

SNP (تبديل تخطيط الشبكة) - تخطيط تبديل الشبكة ؛

CTNP (تخطيط شبكة النقل الخلوي) - تخطيط شبكة الإرسال الخلوي ؛

RNP (تخطيط شبكة الراديو) - تخطيط شبكة الراديو.

ميزات تخطيط نظام تبديل الشبكة.

خلال هذه المرحلة من التخطيط ، يجب حل المهام التالية:

من خلال قياس سعة الشبكة المطلوبة وحسابها (متوسط ​​وقت التحدث ، وعدد عمليات التسليم ، وإرسالات الرسائل القصيرة ، وما إلى ذلك) ، يتم تقدير حجم التبديل ؛

يتم تحديد مستوى أداء الشبكة وفقًا لقدرة التحويل المحددة للشبكة ؛

يُنظر في تنفيذ أنظمة تبديل الشبكات والإشارات ؛

يجري العمل على وضع قواعد التوجيه والحماية والمزامنة والتحكم في التبديل ؛

يتم تحديد مصفوفات الكلام وحركة الإشارات ؛

يتم تقدير المعدات اللازمة لتنفيذ المهام المذكورة أعلاه.

بعد ترميز الشبكة الخلوية (الشكل 7.9 ، 7.10) ، يتم تنفيذ خطة مفصلة باستخدام

العدد المختار من المدخلات (مثل مخطط الشبكة وخطة التوجيه و التحليل الرقمي، تفاصيل التحكم ، خطة الترقيم ، خطة التحميل ، إلخ). بالإضافة إلى ذلك ، يجب على مخطط نظام تبديل الشبكة ، بالإضافة إلى أداء المهام المذكورة أعلاه ، النظر في خطة شبكة موسعة مستقبلية محتملة.

تخطيط شبكة النقل.

عند التخطيط لشبكة نقل خلوية ، تكمن المشكلة الرئيسية في تطوير استخدام خطوط اتصالات الميكروويف (أو خطوط اتصالات الألياف الضوئية) في شبكات GSMتوفير ، على سبيل المثال ، التفاعل بين BTS و BSC. عدة مسارات تخطيط ممكنة:

تركيب خطوط اتصال مرحلات الميكروويف الخاصة بنا (خطوط اتصال مرحل راديو الميكروويف) ؛

تأجير خطوط الترحيل الراديوي الموجودة بالفعل والتي تتلاءم مع الشبكة الخلوية المطورة حسب موقع وظروف الاتصال الراديوي المستقر ؛

مد خطوط اتصالات الألياف الضوئية.

عند تنفيذ هذه النقطة من تخطيط الشبكة ، من الضروري مراعاة مشكلة توصيل وتنسيق التدفقات الكبيرة من المعلومات المختلفة. في هذه المرحلة ، من الضروري تصميم مخطط لشبكة الإرسال الرئيسية للوصول إلى BTS وعقد الشبكة ، والذي سيوفر صورة واضحة لتوصيلات الشبكة. من الضروري أيضًا تحديد سعة الشبكة المطلوبة.

يجب تحديد كل من مبادئ التزامن وتوصيلات البوابة والتبديل. عند التخطيط لوصلات الموجات الصغرية ، من الضروري اختيار قنوات ذات نطاق عريض موثوق للغاية لضمان اتصال موثوق بين BTS و BSC. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام قنوات الألياف الضوئية بدلاً من مرحل الراديو في الشبكة الخلوية.

تخطيط شبكة الراديو.

يعتمد نوع وموقع BTS على خصائص البيئة. عادة ما تكون الخلايا أصغر في البيئات الحضرية منها في المناطق الريفية. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر حجم حركة المرور أيضًا على عدد قنوات الراديو في خلية نموذجية. نظرًا لأن الحد الأقصى للمسافة النظرية في معيار GSM من BTS إلى حافة خلية ماكرو هو 35 كم ، فإن قدرة MS على إرسال الحزم التي يجب أن تصل إلى BTS في الفتحة الصحيحة عادة ما يتم تكييفها معها.

العوامل التي تحد من حجم قرص العسل:

1) مع زيادة تردد التشغيل ، أي مع انخفاض الطول الموجي التشغيلي ، يتناقص حجم الخلية (حجم خلية GSM 900 أكبر من حجم الخلية في GSM 1800 و 1900) ؛

2) الظروف الخارجية: بالنسبة لمناطق المياه المفتوحة ، يكون توهين الإشارات الراديوية أقل مما هو عليه في الغابات أو في الظروف الحضرية.

وبالتالي ، عند التخطيط لشبكة راديو في النظام الخلويالاتصال ضروري:

تنفيذ اختيار قنوات الراديو من خلال إنشاء خطوط ترحيل راديو الميكروويف الخاصة بك ، إما عن طريق تأجير الخطوط الموجودة أو عن طريق وضع خطوط اتصال الألياف الضوئية ؛

وضع خطة شبكة مفصلة ، بما في ذلك نتائج الفقرة السابقة ، وكذلك نتائج القياسات والاختبارات للتغطية الراديوية للمنطقة.

تحديد حركة المرور وعدد القنوات في الخلايا

الخلية هي "لبنة البناء" الأساسية لشبكة GSM. خلية واحدة هي في الأساس منطقة جغرافية تحيط بـ BTS واحد ، ويعتمد حجم الخلية على العوامل التالية:

من البيئة

من عدد المستخدمين ؛

من نطاق ترددات التشغيل ؛

من قوة أجهزة إرسال BTS ، إلخ.

يتم تجميع الخلايا حول BSC المتحكم في المحطة الأساسية. تم العثور على متوسط ​​أحجام الخلايا من الإجابة على سؤالين أساسيين: ما هو حجم قناة المرور (TSN - Traffic CHannel) التي يجب إدارتها داخل الخلية؟ كم عدد حركة مرور القناة التي تحتاجها الخلية؟ للإجابة على هذه الأسئلة ، تحتاج إلى تحديد مقدار حركة المرور في الخلية.

حيث (k) (مكالمة / ساعة) هو متوسط ​​عدد المكالمات في الساعة ؛ (t) - متوسط ​​وقت التحدث (ساعة). من الناحية الكمية ، لا تعتمد حركة المرور على مدة المراقبة. على سبيل المثال ، إذا تم إجراء الدراسة لمدة 15 دقيقة ، فسيكون المقام ، في صيغة حركة المرور أ ، بدلاً من 3600 ثانية ، 900 ثانية.

لنفكر في مثال عددي. لنفترض أنه تم تحقيق 540 مكالمة في الساعة في الخلية ، وأن متوسط ​​مدة المكالمة هو 100 ثانية (100/60 = 1.66 دقيقة) ، فإن حجم حركة المرور يتكون من:

إذا كنت تستخدم الجدول. 7.1 (نموذج Erlang B) من أقصى كثافة لحركة المرور ، ثم نحصل على: عدد القنوات Nk_c = 20 ، مع احتمال الفشل Рв = 5 ٪. وبالتالي ، في هذه الحالة ، تشير قيمة GOS = 5٪ (درجة الخدمة - جودة الخدمة) ، التي تحددها احتمالية الفشل ، إلى أنه مع وقت مراقبة لمدة ساعة واحدة ، تم رفض 5 مكالمات من أصل 100 الاتصال بسبب لنقص موارد الخلية ، في حين أن عدد القنوات سيكون 20. نظرًا لأن كل قناة راديو تدعم 8 قنوات (صوتية) في معيار GSM ، يمكن إجراء تقدير تقريبي لمعدات BTS: إذا كنت تستخدم ثلاثة أجهزة إرسال واستقبال في BTS ، ثم Nk-c = 3x8 = 24 قناة صوتية ، أي أكثر من القيمة المحسوبة التي تساوي 20 قناة. يوفر هذا هامشًا معينًا من حيث حجم الحركة ، نظرًا لأنه مع Nk_r = 24 و Pb = 5٪ ، سيكون مقدار الحركة L = 19 Earl (من الجدول 7.1).

إعادة استخدام التردد.

لكل نظام فرعي لمحطة أساسية BSS عدد محدود من الترددات المخصصة. يجب توزيع هذه الترددات بين كل خلية من أجل سعة الشبكة المطلوبة لتلبية الأجزاء المختلفة من الخدمة الإذاعية الساتلية.

تأمل المثال التالي. في التين. يظهر الشكل 7.11 شبكة خلوية.

أرز. 7.11. مخطط الشبكة الخلوية.

أرز. 7.12. مثال على التغطية الراديوية الموحدة للمنطقة مع خطة التردد المختارة.

دع مصمم الشبكة يختار مجموعة من حوالي 9 ، أي أن عدد الترددات المخصصة هو 9 (لـ BSS). في التين. يوضح الشكل 7.12 توزيعًا عنقوديًا للترددات باستخدام مبدأ تردد التكرار. تتمثل الخطوة التالية في تقييم LA (المنطقة المحلية) - المنطقة المحلية للشبكة ، والتي يتم إجراؤها وفقًا لخصائص حركة المرور في كل منطقة. المرحلة الأخيرة في تخطيط شبكة ثابتة هي تقدير حركة المرور المطلوبة وشبكة الراديو.

تحسين وتطوير الشبكة.

تخطيط الشبكة الموضح أعلاه هو فقط الجزء الأول من عملية طويلة لتحسين الشبكة الخلوية التي يتم بناؤها. عند زيادة تحسين الشبكة الخلوية المصممة ، من الضروري مراعاة العوامل التالية.

1. تتطلب الزيادة في عدد المشتركين توسيع الشبكة في مكان معين وفي فترة زمنية معينة.

2. يعتبر أخذ تكلفة الشبكة لأي مشغل في الحسبان معيارًا تنافسيًا في سوق خدمات الاتصالات المتنقلة.

3. يجب تقليل سعة الشبكة ، من ناحية ، إلى الحد الأدنى (لتوفير حركة المرور اللازمة) ، ومن ناحية أخرى ، يجب ألا تكون صغيرة ، حيث سيؤدي ذلك إلى تدهور جودة الخدمة (درجة الخدمة) مشتركين.

أي أن هناك متطلبات متضاربة:

يجب أن تمتلك الشبكة جودة عاليةولها تغطية إذاعية واسعة ؛

EDGE (معدلات المواعيد المحسنة للتطور العالمي) - تحسين نقل البيانات للتطور العالمي لأنظمة الاتصالات (384 كيلو بت في الثانية) ؛

SDH (التسلسل الهرمي الرقمي المتزامن) هو تسلسل هرمي رقمي متزامن (باستخدام روابط الألياف البصرية بين العقد في شبكة خلوية) ، إلخ.

السبب الرئيسي لإدخال أنظمة نقل البيانات عالية السرعة هو النمو في عدد المستخدمين والنمو المرتبط به في حركة المرور وحجم الخدمات المختلفة في أنظمة الاتصالات المتنقلة الخلوية.

لذلك ، لتحسين وتطوير شبكة خلوية ، يجب عليك:

1) إجراء اختبارات ميدانية للشبكة المنشأة (باهظة الثمن إلى حد ما) ، والتي من شأنها أن تجعل من الممكن توضيح ليس فقط جودة نقل المعلومات ، ولكن أيضًا مشاكل الأجهزة ، وكذلك إمكانية ضغط (جمع) المعلومات ، وزيادة عدد مستخدمين بنفس هيكل وأجهزة الشبكة ، وما إلى ذلك ...

2) استخدام المعلومات الواردة في NMS (الشكل 7.13) ، من خلال تقييم ظروف التغطية الراديوية الجغرافية (محطة القطران) ، من خلال مستوى قدرة BTS (خدمة BTS) ، من خلال مستويات البث من المحطات المجاورة (المحطات المجاورة ) لثلاث رسائل شبكة.

تتيح لك هذه المعلومات تنفيذ إدارة أداء الشبكة من NMS (إدارة الشبكة) ، والحصول عليها معلومات مهمةقابلية تشغيل أجزاء مختلفة من الشبكة الخلوية ، والتي تحدد في النهاية الحلول البديلة الممكنة لمشغل الشبكة.

أرز. 7.13. مثال على تقييم ظروف التغطية الجغرافية ومستوى طاقة محطة النقل البحري (BTS) وانبعاثات المحطة المجاورة.

أساسيات تحسين أنظمة نقل المعلومات واختيار ومبادئ تكوين الإشارة.

بالنسبة لقنوات الراديو ذات الترددات المحدودة وموارد الطاقة ، فإن أهم مهمة هي استخدام هذه الموارد بكفاءة. وهذا يعني ضمان السرعة القصوى لنقل المعلومات من مصدر الرسالة مع معلمات المورد المحددة وموثوقية إرسال الرسائل.

في النظرية الحديثة لأنظمة نقل المعلومات ، من المعتاد أولاً تحسين نظام الاتصال ككل. ثم يتم تحسين العناصر المتبقية من النظام ، ولا سيما جهاز الاستقبال ، بشرط أن يكون نوع الإشارات قد تم اختياره بالفعل.

عند تحسين النظام ، يتم البحث عن أفضل نوع إشارة لقناة راديو معينة وطريقة الاستقبال المثلى المقابلة.

"مؤسس تحسين أنظمة الاتصال بشكل عام هو K. Shannon ، الذي أثبت النظرية:

"إذا كانت قناة اتصال ذات استجابة تردد محدودة وضوضاء غاوس بيضاء مضافة (AWGN) لها عرض نطاق" C "، وكان أداء المصدر مساويًا لـ H ′ (A) ، فعندئذٍ مع H ′ (A) هذه القناة مع أخطاء صغيرة وبسرعة تقترب عشوائيًا من القيمة "C":

[بت / ثانية] ، (3.1)

أين ∆f ك- عرض النطاق الترددي لاستجابة التردد المستطيلة لقناة الاتصال ؛

ف مع- متوسط ​​قوة الإشارة ؛

ف ث = ن 0· ∆f ك; (3.2)

N 0· - الكثافة الطيفية من جانب واحد لـ ABGSh.

بالنسبة لقناة منفصلة وتشفير مصدر عشوائي ، يمكن كتابة هذه النظرية في شكل مختلف

أين هو المتوسط ​​على مجموعة الرموز احتمال حدوث خطأ في فك التشفير ؛

تي- مدة مقطع الشفرة لمصدر الرسالة الموسع.

منذ ذلك الحين ، [С - Н ′ (А) ≥ 0] من خلال فرضية النظرية ، ثم مع زيادة تي(بتكبير المصدر) وعند Н ′ (А) → С القيمة تي→ ∞ ويزداد التأخير في فك شفرة المصدر التي تمت ترقيتها.

من (3.3) يمكن للمرء أن يصنع الاستنتاجات:

- كلما طالت مدة مقطع الرسالة المشفرة (T) وكلما كانت أقل كفاءة

يتم استخدام عرض النطاق الترددي للقناة (كلما زاد الاختلاف [C-H ′ (A)]) ، زادت موثوقية الاتصال (1-) ؛

- هناك إمكانية للتبادل بين كفاءة الاستخدام وقيم C و T (تأخير فك التشفير).

أ) دعنا نحلل الإنتاجية (3.1).

يمكن زيادة "C" عن طريق الزيادة ∆f كو ف مع... ينبغي ألا يغيب عن البال أن القوة آر دبليو(3.2) يعتمد أيضًا على ∆f ك.

بناءً على العلاقة المعروفة (لـ α = 2 ، β = ه)يمكن أن تكون مكتوبة

ابحث عن القيمة المحددة اعتمادًا على النطاق ∆f كورسم النطاق الترددي.

في ∆f ك→ ∞. ثم نقوم بتوسيع الدالة ln (1 + x)في سلسلة Maclaurin (أي عند النقطة NS= 0) ، من أجل س → 0يساوي ln (1 + x) ≈x... نتيجة لذلك ، حصلنا على

دعونا نبني رسمًا بيانيًا للوظيفة (3.4) اعتمادًا على ∆f كتطبيع على طول كلا المحورين N 0 / ف ج.

الشكل 3.1. جدول عرض النطاق الترددي المعياري للقناة.

في ص / ص ث= 1 في (3.1) → مع= ∆f ك... مع الأخذ في الاعتبار التطبيع على طول محاور الرسم البياني ، فإن هذه المساواة تتوافق مع النقطة (C N 0 / ف ج =ف ث / ف ج= 1) بالإحداثيات (1،1).

عرض النطاقيزداد بشكل ملحوظ مع زيادة ∆f k حتى P s / P w ≥ 1 ويميل إلى الحد 1.44 P s / N 0 ، أي تحدث القيمة القصوى للمعامل C عند h → 0.

ب) أوجد قيم حدود شانون لعرض النطاق الترددي واستهلاك الطاقة عند معدل نقل المعلوماتR ماكس = ج .

تكلفة الوحدة لعرض النطاق الترددي في قناة الاتصال بحكم التعريف تساوي

حيث R هو معدل نقل المعلومات (بت / ث) في القناة. ترتبط محاولات تقليل تكاليف الوحدة هذه بتكاليف طاقة إضافية ، تتميز بقيمة تكاليف طاقة الوحدة

أين ه ب- الطاقة المستهلكة في إرسال 1 بتة من المعلومات ؛

تي 0- وقت الإرسال بمقدار 1 بتة عبر قناة الاتصال (مدة رمز القناة T ks) ؛

دعونا نجد اعتماد استهلاك الطاقة للوحدة على تكاليف شريط الوحدة... لهذا ، نعبر عن الكميات المدرجة في (3.1) عن طريق الإعداد مع=R ماكس :

استبدال هذه القيم بـ (3.1) وقسمتها على معاحصل على

بناء على تعريف اللوغاريتم سجل 2 N = أالمعنى N = 2 أيمكن كتابتها من أين ، مع أخذ جذر الجزأين ، نحصل على

نتيجة ل التعبير

يحدد العلاقة بين الاستهلاك المحدد للطاقة وعرض النطاق الترددي في القناة مع ABGSH واستجابة التردد المحدودة.في نفس الوقت منذ ذلك الحين

ثم من (3.5) نحصل على الاعتماد على نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR):

وبالتالي ، يمكن تحقيق عدد لا حصر له من الأنظمة المثلى المختلفة في قناة اتصال ذات استجابة تردد محدودة و ABGS. تتطلب الأنظمة ذات الكفاءة الطيفية (طيف النطاق الأساسي) نسبة SNR أعلى مقابل ذلك. تتطلب الأنظمة الموفرة للطاقة نسبة SNR منخفضة ولكن يجب أن تكون ذات نطاق عريض.

الأنظمة الحقيقية لها قيم تقع على الرسم البياني في الشكل 3.2 فوق حدود شانون. بمقارنة الأنظمة الحقيقية مع الأنظمة المحتملة ، من الممكن تقدير الاحتياطي لتحسين معايير نظام الاتصال.