Задание 3
1 Рассчитать необходимое число номиналов частот для организации связи базовой станции (БС) с центральным коммутатором подвижной связи (ЦКПС) при фиксированной длине пакета:
1.1 Получить индивидуальное задание для проведения расчета (см. таблица 4 П.4 методических указаний)
1.2 Определить величину загрузки - , (в эрлангах - эрл) радиочастотного канала (РЧК) по графику (см. рисунок 2 приложения)
1.3 Рассчитать среднее число бит, поступающее на базовую станцию по формуле (1).
, (1)
где - среднее число бит, поступающих на БС, бит;
- среднее число пакетов, поступающих на БС по каждому каналу связи, пакет/с;
b – длина фиксированного пакета, бит.
1.4 Рассчитать требуемую максимальную пропускную способность РЧК по формуле (2).
, (2)
где - загрузка канала, эрл.
1.5 Определить по графику на рисунке 3 (см. приложение) длину очереди L.
1.6 Рассчитать время передачи пакета по РЧК от БС к ЦКПС по формуле (3).
(3)
где tср – время передачи пакета от от БС к ЦКПС, с.
1.7 Рассчитать время ожидания пакетов в очереди по формуле (4).
, (4)
где w – время ожидания очереди, с.
1.8 Рассчитать суммарное время задержки пакета на БС по формуле (5).
,
с (5)
1.9 Рассчитать необходимое число РЧК (номиналов частот) по формуле (6).
, (6)
где SТ – скорость передачи пакетов по телефонному каналу РЧК, SТ = 64 кбит/с.
Полученное число N – количество РЧК, округлить до целого в большую сторону.
1.10 Провести анализ полученных результатов (см. приложение). Результаты указать в выводе.
2 Аналогично рассчитать необходимое число номиналов частот для организации связи базовой станции (БС) с центральным коммутатором подвижной связи (ЦКПС) при нефиксированной длине пакета, используя соответствующие графики на рисунке 2, приложения 3.
Провести анализ полученных результатов (см. приложение). Результаты указать в выводе.
Методические указания по выполнению задания № 3
1 Принцип построения передачи данных
Рисунок 9 – Принцип построения канала передачи данных
Для организации связи базовой станции и центрального коммутатора подвижной связи (ЦК ПС) используются РЧК – радиочастотные каналы. БС (базовая станция) кроме приемопередающего оборудования включает в себя узел пакетной коммутации, собирающий и распределяющий потоки пакетов от ПС (подвижных станций).
2 Определение загрузки канала
На рисунке 5 приведен график загрузки радиочастотного канала, где Т – среднее нормированное время задержки пакета на БС: при фиксированной длине пакета (пфд) и при разной длине пакета (прд). Среднее нормированное время задержки пакета на БС составляет постоянную величину Т = 2с при любой длине пакета.
На рисунке 6 приведен график зависимости длины очереди – l от загрузки канала - (эрл) при фиксированной длине пакета (пфд) и переменной длине пакета (прд).
Загрузка канала. Загрузка канала определяется в эрлангах (Эрл). Трафик величиной в 1 Эрланг равен одному часо-занятию в час. Для одного канала трафик (Y), выраженный в эрлангах, равен среднему числу занятий в течении одного часа на среднюю длительность одного занятия и определяется по формуле:
,
где С – число занятий канала в течении одного часа (количество вызовов в 1 час);
t – средняя длительность одного занятия (в часах).
Например, если С = 15 вызовов в час, а длительность одного занятия в среднем составляет t = 3 мин, тогда:
Y= 150,05 = 0,75 Эрл.
Таким образом, для одного канала Y всегда < 1.
Для пучка каналов Y определяется аналогично, но количество вызовов, соответственно, умножается на количество каналов в пучке, а Y может быть любым числом.
Рисунок 10 – График загрузки РЧК
Рисунок 11 – График зависимости очереди пакета от загрузки канала
3 Анализ загрузки радиочастотного канала СПД
Важным вопросом, возникающим при расчете скорости передачи по РЧК, является вопрос о величине его загрузки, от которой существенно зависят как объем оборудования БС, так и качество обслуживания пользователя.
При проведении расчетов необходимо учитывать соотношение длин пакетов: одинаковые или разные. Если пакеты имеют разную длину, то для их передачи требуется больший частотный ресурс, чем в случае передачи пакетов одинаковой длины.
Если же радиочастотный ресурс задан, то передача пакетов переменной и фиксированной длины характеризуется различными задержками на БС и различными длинами очередей.
На рисунке 4 приведены графики зависимости длины очереди и времени пребывания пакета в этой очереди от загрузки канала на БС. По этим графикам можно убедиться, что = 0,7 Эрл является наиболее приемлемой т.к. при этом значении средняя очередь Lпфд = 0,8 и Lпрд = 1,3; среднее время пребывания пакетов в очереди на БС Тпфд = 2,2; Тпрд = 3,3.
При увеличении > 0,7 резко возрастают средние длины очередей и среднее время задержки пакетов.
Рисунок 12 – Графики зависимости загрузки канала от длины очереди и времени пребывания в ней.
4 Таблица задания
Таблица 9 – Варианты задания
Вариант |
H |
b, бит |
, пак/сек |
Sт, кбит/с |
1,6 |
10 |
300 |
25 |
64 |
2,7 |
12 |
200 |
20 |
64 |
3,8 |
8 |
250 |
21 |
64 |
4,9 |
6 |
280 |
24 |
64 |
5,10 |
11 |
210 |
23 |
64 |
H – количество частотных каналов (РЧК) от ПС к ЦКПС;
b – длина фиксированного пакета в битах, а для переменной длины пакета – средняя величина пакета.
- среднее число пакетов, поступающих на БС по каждому радиочастотному каналу, пак/сек;
Sт – скорость передачи по телефонному каналу от БС к ЦКПС, кбит/с.