 ; (5)
- помилкове рішення ІІ-го роду, – якщо кількість виявлених помилок при імітоатаці не перевищить граничного значення:
 , (6)
де  – щільність розподілу функції змін фазуючої комбінації.
При виникненні кожного помилкового рішення так само відбудеться порушення функціонування каналу зв'язку, тому для оцінки пропонується застосувати критерій ризику з рівною вагою помилкового рішення:
 (7)
Із врахуванням формул (5 – 7) отримано вираз для оптимального порогового значення кількості помилок:
 .
Значення  зростає із збільшенням встановленої в каналі швидкості маніпуляції (при зменшенні  ) та із збільшенням середньої тривалості завмирань (при зменшенні  ), а також при зниженні рівня корисного сигналу (при збільшенні ймовірності помилок в каналі в момент завмирання  ).
Тому при наявності змін параметрів каналу й дестабілізуючих факторів для забезпечення ефективного захисту радіомереж доцільно встановити середнє оптимальне порогове значення  , що забезпечить мінімальний приріст ймовірності хибного виявлення імітоатак.
Наведений розрахунок якісних показників мережі GSM з використанням нових технологій. Абонентське навантаження в мережі GSM постійно зростає, крім цього, введення нових технологій, таких як GPRS потребують великого радіочастотного ресурсу, а відповідно, збільшення кількості БС.
На рис. 4 наведені експериментальні дані, де у вигляді гістограми розподілу наводяться результати вимірювань. По осі х відкладається відстань абонентів від базової станції (км), по осі y – відсоток результатів вимірювань (%), отриманих контролером БС від МС. Для визначення абонентського навантаження в просторі необхідно здійснити прив'язку кількості прийнятих результатів вимірювань до абонентського трафіку при занятості каналу.
Експериментально було досліджено, що час занятості виділеного закріпленого (stand-alone dedicated control channels – SDCCH) каналу управління при різних видах доступу МС є різним, а отже, і кількість переданих результатів вимірювань.
Рис. 4. Просторовий розподіл результатів вимірювань для одної
із сот приміської базової станції (довготривалі вимірювання, 120 годин)
Оцінка середнього часу заняття каналу трафіка визначається після визначення загального трафіку в соті за період вимірювань:
 , (8)
де – середній час розмови (заняття каналу трафіку), nTCH – кількість вдалих спроб заняття каналу в i-тому часовому інтервалі,  – період вимірювань.
Отримано вираз для визначення навантаження в соті зосередженої на різних відстанях від БС:
 , (9)
де Ni,TA – кількість прийнятих результатів вимірювань на певній відстані від БС у визначений часовий відрахунок;  – Traffic level accumulator, – лічильник, значення якого збільшується на одиницю при черговому занятті каналу трафіку та зменшується на одиницю при вивільненні каналу; період відрахунку 10 сек.;  – кількість десятисекундних інтервалів за період вимірювань  ; Ni – сумарна кількість прийнятих результатів вимірювань з різних БС (ТА = 0…63) у і-й період вимірювань.
Розроблено багатовимірну структуру автоматизованої системи управління якісними показниками мобільного зв’язку, побудовану за ознакою відокремлення однорідних за характером підсистем (рис. 5).
Для забезпечення своєчасного перетворення поточної інформації в системі мобільного зв’язку необхідно використовувати повний комплекс параметрів для її збору та передачі, обробки, зберігання та пошуку.
Вся інформація в пропонованій багатомірній структурі АСУ БС ділиться на змінну і постійну. Взаємозв’язок всіх складових підсистем забезпечується інформаційною підсистемою. Такими складовими частинами є інформаційні підсистеми забезпечення комплексу контролю та регулювання необхідними параметрами, що відповідають за якісність зв’язку для оператора. До складу блоків 50-56 входять, відповідно, дані блоків 00-40, 01-41, 02-42, 03-43, 04-44, 05-45, 05-46.
При застосуванні такої методики об’єм управляючої інформації процесу управління якісними показниками мобільного зв’язку зменшується від 1,5% до 5,5%.
В четвертому розділі обґрунтовано методику управління параметрами БС, що забезпечує високу якість зв’язку мережі GSM. Розглянуто управління параметрами антен БС в мережі GSM.
Метод розрахунку ґрунтується на аналізі статистичних даних про територіальний розподіл абонентів мережі за результатами наслідків вимірювань часової затримки розповсюдження сигналу між БС і МС (рис. 6 –рис. 7).
Рис. 6. Розподіл результатів вимірювань в залежності від віддаленості, БС1
Рис. 7. Розподіл результатів вимірювань в залежності від віддаленості, БС3
Даний підхід дозволяє визначити не тільки ефективну і діючу зони обслуговування, але й зони “острови”, де якість обслуговування абонентів незадовільна і часто призводить до скидання з'єднань. Використання часової затримки дає можливість визначати відстань між мобільним абонентом і БС.
Для фіксації розподілу абонентів на місцевості в програмне забезпечення BSC (Base Station Controller – контролер БС) закладається програмна реалізація визначення і накопичення статистичних даних, що стосуються часової затримки. Дана реалізація функції збору даних про розподіл часової затримки дозволяє визначати часову затримку сигналу для всіх сот БС, приєднаних до BSC одночасно.
При проведенні аналізу розподілу абонентів в просторі була використана стільникова система стандарту GSM-900 м. Києва. Як експериментальні БС були вибрані два типи: перший тип – базові станції, що працюють в місті; другий тип – базові станції, що працюють в приміській зоні. Наводяться результати вимірювань (рис. 6 – рис. 7). По осі х відкладено віддаленість абонентів від БС (км), по осі у – процент результатів вимірювань (%), одержаних БС від МС.
Результатом аналізу загальної картини розподілу абонентів, отриманого за довготривалий проміжок вимірювань, є те, що для сот, які працюють в міській забудівлі, ефективна зона обслуговування варіюється в межах від 0 до 3 км. Це свідчить про те, що для сот такого типу для зменшення впливу інтерференції необхідно зменшити потужність передатчиків базових станцій та розміри сот.
ВИСНОВКИ
У дисертації теоретично узагальнена і розв’язана наукова задача, що має важливе значення в галузі мобільного зв’язку і полягає у вдосконаленні методів управління параметрами та структурою мереж мобільного зв’язку.
Поставлені задачі дисертаційної роботи вирішені повністю. Основні результати і висновки опубліковані.
Найбільш істотні наукові і практичні результати дисертаційної роботи можна сформулювати так:
1. Розроблена багатовимірна структура автоматизованої системи управління якісними показниками мобільного зв’язку, побудована за ознакою однорідних за характером підсистем. Найважливіші показники та кількісні характеристики АСУ базуються на результатах досліджень параметрів сигналів та структури бездротових інфокомунікаційних мереж.
2. Сформовано методику визначення меж зон "тіні", за двома градаціями:
- в першій вводиться декілька граничних рівнів поля та розраховуються межі для кожної градації;
- в другій вводиться рівень поля, при якому зв'язок практично неможливий.
3. Запропоновано загальний вираз для довжини затіненої ділянки з урахуванням зв’язку між дисперсією висот та нахилів випромінюваної поверхні. Перевагою даної розробленої методики є виключення з розгляду повторних затінювань. Оскільки при традиційному підході необхідно конкретизувати вид кореляційної функції висот, накладати обмеження на радіуси кривизни нерівностей і розкладати функцію висот в ряд в точках торкання променя.
4. Розроблено методику аналізу абонентського навантаження при введенні в експлуатацію нової БС. Застосування даного підходу дає наочну картину просторово-часового розподілу абонентського трафіку.
5. Розроблено методику розрахунку оптимального порогового рівня, при якому приріст ймовірності хибного виявлення імітоатак є мінімальним.
СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ
ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1. Правик Ю.Н. Развитие ОАО “Укртелеком” в контексте международного опыта //Ломоносов-2002: Международная конференция студентов и аспирантов по фундаментальным наукам, Московский Государственный Университет им.Ломоносова, 9-12 апреля 2002. – Сб. тез.- Москва: МАКС Пресс, 2002. – С. 62-63.
2. Правик Ю.Н. Исследование поляризационной направленности при изменении ориентации разнесенной антенной системы сотовой связи // Проблеми транспорту. – Зб. наук. пр. – Вип. 1. – К.: НТУ, 2004. – С. 145-155.
3. Правик Ю.Н. Оценка эффективности зон обслуживания базовыми станциями системы мобильной связи // Проблеми системного підходу в економіці. – Зб. наук. пр. – Вип. 6. – К.: НАУ, 2004. – С. 160-167.
4. Правик Ю.Н. Методологический подход к структуре управления сетью мобильной связи // Проблеми інформатизації та управління. – Зб. наук. пр. – Вип. 12. – К.: НАУ, 2005. -С.127 –133.
5. Правик Ю.Н. Исследование узкополосного канала как канала радиосвязи со случайными процессами // Вісник ДУІКТ. – 2004. – Т. 2, Вип. 4. – С. 210-215.
6. Виноградов Н.А., Правик Ю.Н. Синтез согласованных сигналов для узкополосных каналов связи // Проблеми системного підходу в економіці: – Зб. наук. пр. – Вип. 6. – К.: НАУ, 2004. – С. 167-176.
7. Правик Ю.Н. Методы контроля передачи данных в системах мобильной связи // Проблеми інформатизації та управління: Зб. наук. пр. –
Вип. 13. – К.: НАУ, 2005. – С. 84-89.
8. Віноградов М.А., Правик Ю.М. Визначення напряму приходу сигналу за допомогою нееквідістантної лінійної решітки в мережі мобільного зв’язку // Вісник НАУ. – 2005. Вип. 1 (23). – К.: НАУ. – С. 7-12.
9. Правик Ю.М. Визначення ефективної та діючої зон обслуговування в мережі мобільного зв’язку // Пріоритетні напрямки розвитку телекомунікаційних систем спеціального призначення: ІІ науково-практична конференція, Військовий інститут телекомунікацій та інформатизації національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут”, 17-18 листопада 2004. – Зб. тез. – К., 2005. – С. 156.
10. Правик Ю.Н. Исследования узкополосного канала радиосвязи как канала со случайными процессами//Фізика і технологія тонких плівок. Матеріали Ювілейної X Міжнародної конференції: У 2 т. – Т. 2., Прикарпатський національний університет ім. В.Стефаника, 16-21 травня 2005. – Зб. тез. – Івано-Франківськ. – С. 177-178.
АНОТАЦІЯ
Правик Ю.М. Вдосконалення методів управління параметрами та структурою мереж мобільного зв’язку. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.06. – Автоматизовані системи управління і прогресивні інформаційні технології. – Національний авіаційний університет, Київ, 2006.
Захищаються методичні та практичні рекомендації по вдосконаленню методів управління параметрами та структурою мереж мобільного зв’язку у відповідності з концепцією управління мережею.
Розроблено багатовимірну структуру АСУ якісними показниками мобільного зв'язку, побудована за ознакою відокремлення однорідних за характером підсистем.
Розроблено методику розрахунку якості зв’язку мереж GSM з використанням нових технологій. Запропоновано метод регулювання абонентського трафіку, який закладається в програмне забезпечення та входить до АСУ базовими станціями.
Пропонується методика аналізу локалізації абонентського навантаження в мережі мобільного зв’язку.
Розроблена методика визначення середньої довжини затіненої ділянки. Пропонується методика досліджень геометрії зон “тіні”.
Ключові слова: радіоканал, базова станція, тіньові зони, автоматизована система управління, якість, завадостійкість, мережа, абонентське навантаження.
АННОТАЦИЯ
Правик Ю.Н. Усовершенствование методов управления параметрами и структурой сетей мобильной связи. – Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.06 – Автоматизированные системы управления и прогрессивные информационные технологии. – Национальный авиационный университет, Киев, 2006.
Защищаются методические и практические рекомендации по усовершенствованию методов управления параметрами и структурой сетей мобильной связи в соответствии с концепцией управления сетью. Рассмотрены функции управления сетью мобильной связи.
Обоснован комбинированный статистическо-детерминисткий метод определения поля УКВ в городских условиях при больших размерах сот систем мобильной связи, который основан на том, что влияние всего дальнего окружения оценивается статистически, а влияние ближних препятствий – детерминистскими приемами.
Получены выражения для оценки характеристик областей затенений, которые предлагается использовать для текущего мониторинга базовых станций. Получено выражение поля, рассеянного статистически шероховатой поверхностью при наличии затенений и с учетом ослабления рассеянного поля на затененных участках.
Предложено выражение для длины затененного участка с учетом связи между дисперсией высот и наклоном излучаемой поверхности.
Раскрыта причина образования “островных” зон, предлагаются способы их избежания в сотах, которые обслуживаются в городской застройке для улучшения качества обслуживания в сети мобильной связи.
Анализируются методы выбора соты, повторного выбора соты и хэндовера в соответствии с покрытием сети и требованиями пропускной способности сети.
Предложен метод регулирования абонентского трафика, который закладывается в программное обеспечение и входит к АСУ базовыми станциями.
Обоснован метод статистического обнаружения непреднамеренных вторжений в цифровые радиоканалы, который используется в режиме дежурного приема, основанный на характерном отличии регистрируемого числа ошибок в комбинации фазового пуска цикловой синхронизации при имитационной атаке радиоканала.
Выведена методика локализации пространственно-временного распределения абонентской нагрузки в сетях сотовой связи стандарта GSM. Приведены примеры использования данной методики для локализации абонентского трафика в “теневых” зонах.
Разработана многомерная структура автоматизированной системы управления качественными показателями мобильной связи, построенная по признаку отделения однородных по характеру подсистем.
Важнейшие показатели и количественные характеристики АСУ базируются на результатах исследований параметров сигналов и структуры беспроводных инфокоммуникационных сетей. Применение методики распределения информации на постоянную и переменную позволило определить исходящие данные для решения задач по функциям управления беспроводной связи и построить информационные модели взаимосвязи исходящей информации, которые формируются в комплекс управления качественными показателями и задач, которые решаются с подсистемами обеспечения и предоставления услуг мобильной связи. Данные рекомендации ведут к минимизации от 1,5 до 5,5% в техническом и технологическом аспектах процесса управления качественными показателями мобильной связи.
Представлен метод анализа зон обслуживания базовыми станциями сотовой системы стандарта GSM, который основывается на анализе статистических данных о территориальном распределении абонентов сети GSM по результатам измерений временной задержки распространения сигнала между базовой станцией и мобильной станцией.
Обоснована методика анализа работы двухдиапазонных иерархических систем. В случае использования двухдиапазонных иерархических систем показано, что недостаточно оценивать только пространственно-временное распределение, а необходимо оценивать распределение суммарного трафика двухдиапазонных сот в течение суток, а также долю нагрузки забираемой каждой сотой в отдельности. Помимо суммарного и долевого трафика необходимо оценивать перегрузки как на каналах трафика, так и на каналах управления с учётом определённого количества радиоканалов трафика и подканалов управления.
Предлагаются методы борьбы с перегрузками в сети мобильной связи, способы регулировки антенн и корректировки мощности для изменения зоны обслуживания соты, которые косвенно влияют на распределение трафика.
Ключевые слова: радиоканал, базовая станция, теневые зоны, автоматизированная система управления, качество, помехоустойчивость, сеть, абонентская нагрузка.
SUMMARY
Pravik J. Improvement of methods of management and structure of networks of mobile communication. – Manuscript.
Dissertation on competition of graduate degree of candidate of engineerings sciences іn speciality 05.13.06 – are the Automated control systems and progressive information technologies. – National aviation university, Kуiv, 2006.
The methodical and practical recommendations on the improvement of methods of management parameters and structure of mobile communication networks in accordance with conception of management by are developed.
The multidimensional structure of the automated control system by the high-quality indexes of mobile communication is, built after the sign of separation of subsystems homogeneous in grain. The method of calculation of quality of connection of networks of GSM is developed with the use of new technologies.
The method of adjusting of subscriber traffic which is mortgaged in software and is entered to the automated control systems by the base stations is offered. The method of analysis of localization of the subscriber loading in a mobile communication network is offered. The method of determination of middle length of the shaded area is developed. The method of researches of geometry of areas of “shade” is offered.
Keywords: radiochannel, base station, shadowing areas, automated control system, quality, jamming tolerance, network, subscriber loading.
| 
