Получим вероятность того, что абонента ведут сразу три базовые станции
φ3 = S3/S = 6 r3 2 sin 60o /(1/2) 6 R2 sin 60o = 2 (r3/R)2.
Как показали данные сбора статистики американских операторов связи, то они используют соотношение Ω = Rд/ R ≈ 1,2. В этом случае 64% возможностей радиоинтерфейса одной соты будет использовано для обслуживания возникающего трафика, а остальные 36% - для целей «мягкой» эстафетной передачи.
8.2.Обеспечение надежной работы систем мобильной связи специального назначения
8.2.1. Реализация подключения удаленного офиса по атмосферной оптической линией связи
Предполагается, что центральный офис корпоративной сети, а также основной производственный цех, вспомогательные цеха, корпуса и гараж, являются единым комплексом, находящимся на одной территории. Обоснованно решение соединить все здания комплекса волоконно-оптическими линиями связи. Представительский офис расположен в ближайшем бизнес-центре в прямой видимости на расстоянии 1 км от центрального офиса (на другом берегу реки). Предполагается подключить его по атмосферной оптической линии связи (АОЛС). Оборудование АОЛС чувствительно к туману, это делает его наиболее уязвимой частью сети, поэтому рассчитаем коэффициент готовности именно этого участка, а также рассмотрим вариант повышения надежности путем организации дублирующего радиоканала.
Используем результаты исследований, проведенных с использованием гибридного радиооптического оборудования "Artolink" модели М1 FE-2А (производитель – Государственный Рязанский приборный завод).
Опытная линия связи была развернута на пролете длиной 4,5 км. На пути следования луча расположены заливные луга с двумя водоемами (в межсезонье там наблюдаются частые туманы, а летом – восходящие тепловые потоки) и участок окружной дороги. В состав оборудования М1 FE-2А-R входили два серийных приемопередающих модуля (ППМ) с интерфейсом 100Base-TX и поддержкой технологии "двойного канала" и откалиброванное для работы в качестве резервного канала оборудование preWiMAX. Один ППМ был закреплен на стационарной опоре на крыше 6-этажного промышленного здания, а второй установлен по временной схеме на треноге на балконе 4-го этажа жилого дома. Питание осуществлялось по штатной схеме от устройства внешнего интерфейса (УВИ) с использованием кабеля длиной 50 м.
Схема включения измеряемого и тестового оборудования приведена на рис. 8.3. Образующие оптический канал связи ППМ через свои первые порты были подключены к коммутаторам Fast Ethernet, а через вторые – к радиомодулям "Рапира", формирующим резервный канал на частоте 5,8 ГГц. С обеих сторон канала к коммутаторам подключались тестеры Ethernet ETest и два компьютера. Один из компьютеров (на схеме расположен слева) управлял процессом тестирования и мониторингом канала, а к другому была подсоединена Web-камера для наблюдения за трассой и хранения изображений.
В процессе непрерывной работы оборудования снимались следующие данные:
параметры состояния обоих ППМ FSO-оборудования (вид рабочего в данный момент канала, температура внутри ППМ, параметры системы целеуказания и наведения);
изображения трассы, полученные от Web-камеры;
значения потерь пакетов, классификация секундных интервалов, значение эквивалентной битовой ошибки BER, получаемых от тестеров канала Ethernet.
Рисунок 8.3. Схема проведения измерений гибридного канала связи
В таблице 8.1 приведены зависимости усредненной ошибки расчета BER в зависимости от измеряемого уровня ошибки (и соответственно длины анализируемой последовательности) для трех значений длины тестового пакета.
Таблица 8.1- Зависимости усредненной ошибки расчета BER от измеряемого уровня ошибки
В нашем случае, представленный на рисунке 8.4, участок АОЛС представлен в виде последовательной схемы трех элементов, из которых два являются оконечными устройствами с Кг=0,999, а сама линия связи имеет Кг=0,9867, тогда получаем
Кг=0,999 х 0,999 х 0,9867=0,984.
Рисунок 8.4 - Схема расчета надежности участка сети
Анализируя полученный результат, делаем вывод – надежность всей системы определяется наименее надежным элементом, а именно лазерной линией связи.
Для повышения надежности системы используем управляемый выход на резервный канал - "технология двойного канала" (ТДК) - автоматически управляемый переход на резервный канал и обратно на оптический канал с возможностью автоматической коммутации питания. Установка, например, в качестве резервного радиоканала калиброванного радиоканала оборудования позволит на дистанциях 4 км обеспечивать надёжность такой гибридной FSO-RF системы 99,99%, при этом радиооборудование будет работать не более 3% в год.
Проведем расчет проектируемой системы с учетом "технологии двойного канала" (ТДК), представив систему как параллельно-последовательную схему (см. рисунок 8.4). Получим для линии связи с учетом резерва
КгЛС=1-(1-0,9867) х (1-0,98)=0,999734.
Определим общий коэффициент готовности нашей системы связи
Кг=0,999 х 0,999 х 0,999734 = 0,998.
Из таблицы 8.1 видно, что реальные результаты по доступности только оптического канала связи оказались лучше расчетных значений: 98,67% вместо ожидаемых 95,5%. Возможно, это связано с тем, что в период наблюдений не попали зимние месяцы. Использование резервного канала на основе откалиброванных решений позволяет существенно поднять доступность канала – практически до 99,99%. Это стало достижимым благодаря минимальному времени переключения – не более 2 с. Критерием переключения на резерв являлось значение ошибки более 10E-4, возврат на оптический канал – 10 секунд безошибочной работы оптического канала. Расчетные значения доступности определяются в предположении того, что оборудование резервного канала находится в "холодном" резерве (без подачи питания). В этом случае время переключения возрастает до 40 с, а доступность канала в результате составляет только 99,7%.
Полученные значения доступности гибридного канала связи напрямую зависят от качества оптического канала, поскольку интегральная доступность гибридного канала по существу определяется потерями времени на переключение. Использование в качестве основного оптического канала FSO-оборудования "Artolink" позволило получить высокие показатели на длинном пролете, только за счет реализованных технических решений.
Основная масса прерываний оптического канала приходится на время суток с 2 часов ночи до 8 утра, что важно учитывать при планировании канала связи и его резервировании. Необходимость и способы резервирования канала связи определяются его применением. Так, например, для использования в корпоративных сетях перерывы связи в нерабочее время могут быть вообще незаметны.