WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

На правах рукописи

КОСИЛОВ Никита Александрович

МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ОРГАНИЗАЦИИ БЕСПРОВОДНЫХ ШИРОКОПОЛОСНЫХ СЕТЕЙ

05.12.13 – Системы, сети и устройства телекоммуникаций

Автореферат Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2012

Работа выполнена на кафедре «Вычислительные системы и сети» Московского государственного института электроники и математики (технического университета)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Жданов Владимир Сергеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, Царегородцев Анатолий Валерьевич, зав. кафедрой «Комплекскной защиты объектов информатизации» Всероссийской Государственной налоговой академии министерства финансов Российской Федерации;

кандидат технических наук, Воробьев Владимир Михайлович, начальник отдела НПФ «Информационные и сетевые технологии», г.Москва.

Ведущая организация: Федеральное государственное унитарное предприятие Московский научно-исследовательский радиотехнический институт (МНИРТИ)

Защита состоится " 26 " апреля 2012 года в 16 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212.133.06 Московского государственного института электроники и математики (технического университета), 109028, Москва, Б. Трёхсвятительский пер., д. 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного института электроники и математики (технического университета).

Автореферат разослан "___" ____________ 2012 года.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор Н.Н.Грачёв

Общая характеристика работы

Актуальность темы. В настоящее время беспроводные сети передачи информации являются одним из основных направлений развития телекоммуникационной индустрии. В течение нескольких последних лет беспроводные сети проходили процесс стандартизации, повышалась скорость передачи данных, цена становилась доступнее. В настоящее время беспроводные сети позволяют производить подключение там, где затруднено кабельное соединение или необходима полная мобильность; при этом они совместимы с проводными сетями. Необходимо так же принимать во внимание то, что беспроводные решения при проектировании сетей любого масштаба – от малого офиса до предприятия – экономят средства и время. Быстрота развертывания, широкие функциональные возможности по передаче трафика данных, IP-телефонии, видео, низкая стоимость – все это делает беспроводную технологию одним из самых быстрорастущих телекоммуникационных направлений.

Одной из важных задач при построении беспроводных широкополосных сетей является проектирование зон покрытия, которое предназначено для обеспечения заданного качества приема по всей области обслуживания. На этом этапе определяются граничные участки обслуживаемой территории, обеспечивающие заданное качество приема сигналов, уточняются частотные и мощностные характеристики передатчиков базовых станций. Процесс проектирования зоны покрытия представляет многопараметрическую итерационную задачу со многими неизвестными, требующую соответствующих ресурсов и времени на обработку данных, таких как: количество соединительных линий, пропускная способность каналов связи и т.д.

Проблемам проектирования зоны покрытия беспроводных широкополосных сетей посвящено значительное количество работ, среди которых следует отметить работы российских и зарубежных ученых: В. М. Вишневского, С.

Портного, И. Шахновича, G. Balbo, S. C. Bruell, L. Fratta, L. Kleinrock, M.

Olivetty, H. Takagi, S.C. Borst, O.J. Boxma и др.

Таким образом, задача разработки моделей и алгоритмов пространственной организации зоны покрытия широкополосной сети является центральной при повышении качества обслуживания и сокращении времени передачи данных. Кроме того, необходимо разработать модели и алгоритмы пространственной организации беспроводной широкополосной сети, обеспечивающих своевременную и надежную передачу информации, которые повысят коэффициент использования полосы пропускания, сократят время реагирования базовой станции на запросы абонентских станций, а также обеспечат качество обслуживания (QoS) для различных видов трафика.

Цель диссертационной работы состоит в разработке моделей и алгоритмов проектирования непрерывной зоны покрытия беспроводной широкополосной сети и обеспечении качества обслуживания для любого числа потенциальных клиентов в пределах заданной территории.

Объектом исследования являются беспроводные широкополосные сети.

Предмет исследованиямодели и алгоритмы пространственной организации беспроводных широкополосных сетей, обеспечивающих качественную доставку информации и высокоскоростную передачу данных в любое время и в любом месте зоны покрытия сети для максимального числа клиентов.

Задачи исследований. Для достижения указанной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

1. Анализ способов организации беспроводных широкополосных сетей, методов и моделей проектирования зоны покрытия беспроводной широкополосной сети.

2. Исследование зоны покрытия беспроводной широкополосной сети, ее основных свойств и параметров.

3. Разработка математических моделей и алгоритмов пространственной организации беспроводных широкополосных сетей.

Методы исследований. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе используются методы теории передачи информации, теории вероятностей, теории графов, дискретной математики, численных методов.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

комплекс математических моделей пространственной организации беспроводных широкополосных сетей;

алгоритмы проектирования зоны покрытия;

Научная новизна полученных результатов заключается в разработке математических моделей и алгоритмов пространственной организации инфраструктуры беспроводных систем, позволяющих повысить качество функционирования с учетом требований к обслуживанию, а также системы моделирования зоны покрытия беспроводной широкополосной сети.

Практическая ценность и реализация результатов диссертации.

Результаты работы внедрены и используются на практике, что подтверждено соответствующими актами. Практическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

разработанные математические модели и алгоритмы позволяют научно обоснованно решать задачи проектирования зоны покрытия беспроводных широкополосных сетей;

разработанные математические модели и алгоритмы обеспечивают условия для передачи данных в сети с заданным качеством, за счёт наилучшего варианта размещения элементов ифрастуктуры сети, сокращение затрат и расширение областей применения.

Результаты, полученные в диссертационной работе, имеют как теоретическое, так и прикладное значение и могут найти свое применение при анализе и построении беспроводных широкополосных сетей. Разработанные алгоритмы были использованы при проектировании зоны покрытия сети офиса страховой компании ОАО СК «Альянс» для подключения абонентов к voipсерверу, обеспечивающее передачу голосовой и видеоинформации. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе кафедры «Вычислительных систем и сетей» МИЭМ при изучении дисциплин на курсах «Новые информационные технологии», «Беспроводные сети и мобильные системы».

Достоверность научных результатов, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, базируется на комплексном применении теоретических и экспериментальных методов исследования. Проверка теоретических положений, разработанных в диссертационной работе, осуществлялась с помощью компьютерного моделирования и промышленного внедрения.

Апробация диссертационной работы. Положения данной диссертации докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• на международных научно-технических конференциях «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems» (Швейцария, 2010 г);

• на 14-ой Международной конференции «Распределенные компьютерные и телекоммуникационные сети: теория и приложения» (DCCN-2010);

• на научно-методических совещаниях и семинарах ОАО СК «Альянс»;

• на научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых специалистов МИЭМ (2008 – 2011 гг.);

• на научно-технических семинарах кафедры «Вычислительные системы и сети» МИЭМ (2008 – 2011 гг.).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы и ее результатов отражено в научных и научно-технических работах автора. Всего автором опубликовано 7 научных работ из них 3 в журналах из перечня ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников.

Работа изложена на 125 страницах, содержит 6 иллюстраций, 3 таблицы.

Основное содержание работы

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность решаемой проблемы, сформулированы цель работы и задачи исследования, определены объект и предмет исследования, перечислены положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость результатов, рассмотрена структура диссертации и взаимосвязь отдельных глав.

В первой главе диссертации описываются способы построения беспроводных широкополосных сетей (БПШС): описана их структура, обеспечивающая взаимодействие пользователей и оконечных систем (базовая станция, точка доступа, контролер доступа), программное обеспечение БПШС и основные типы приложений, обеспечивающих соединения (эмулятор терминала, прямое соединение с базой данных, промежуточное программное обеспечение), описаны платы интерфейса сети, а также структура БПШС;

приведена классификация беспроводных технологий (Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, беспроводная технология ZigBee) и краткое описание каждой из них; приведено описание зоны покрытия беспроводной широкополосной сети, под которой понимается обслуживаемая базовыми станциями местность, в которой энергетический уровень сигнала не ниже заданного соотношения сигнал/шум, определяемого чувствительностью приемника пользователя сети и вероятностью выполнения требований по допустимому соотношению сигнал/помеха, а также методы определения границы зоны покрытия БПШС, которую находят как геометрическое место точек, в которых значения напряженности поля равны нормируемым значениям. Проанализированы факторы, уменьшающие зону покрытия БПШС и снижающие ее качество, к которым относятся возникновение «радиотени», затухание и рассеянье сигналов, шум, атмосферное поглощение, а также приводится описание каждого фактора; основные показатели качества обслуживания БПШС – способности сети обеспечить необходимый сервис заданному трафику в широких технологических рамках; наиболее важными среди них являются доступность, показатель потерь, задержка и ее колебания, а также пропускная способность.

Сформулированы три проблемы, возникающие при организации сети беспроводного доступа:

1. Потеря подключения к выбранной точке доступа и к локальной сети при перемещении между комнатами;

2. Периодическое пропадание сигнала и необходимость самостоятельно вмешиваться в настройку оборудования для выбора нужного профиля (предпочитаемой точки доступа) подключения;

3. Неравномерное покрытие пространства офиса. Выполнен сравнительный анализ ряда основных известных методов планирования зоны покрытия БПШС: статистических, детерминированных, а также квазидетерминированных методов, а также моделей пространственной организации БПШС, среди которых модели Okumura-Hata, COST231-Hata и Walfish-Ikegami, а также недостатки каждой из них.

Табл. 1.

Табл. 2.

В таблицах 1 и 2 приводится сравнительная характеристика моделей (в табл. 1 приведены ограничения моделей, а в табл. 2 – область применения.

По результатам сравнительного анализа выявлены следующие недостатки:

Существующие рекомендации по выбору размещения базовых станций представлены в виде неформализованных алгоритмов.

Полученное с помощью известных моделей решение задачи проектирования не обеспечивает оптимального покрытия с точки зрения минимизации энергетических характеристик базовых станций.

Таким образом, сделан вывод, что известные методы и модели проектирования зоны покрытия БПШС не дают однозначного решения в условиях неопределенности размещения базовых станций.

Вторая глава посвящена оптимизации и разработке моделей и алгоритмов организации зоны покрытия БПШС на плоскости. Определена начальные условия задачи моделирования зоны покрытия на плоскости: заданы обслуживаемая территория, площадь которой характеризуется геометрической фигурой произвольной формы, и L базовых станций с круговыми диаграммами направленности излучений их антенн. Сформулирована задача покрытия заданной зоны кругами так, чтобы они полностью описывали покрываемую территорию, и общая (суммарная) площадь всех кругов была минимальна.

Предложен алгоритм решения поставленной задачи, который сводится к решению задачи о минимальном покрытии множества точек на плоскости кругами радиуса R.

Вводятся следующие задаваемые переменные математической модели: U – универсальное системное множество элементов беспроводной сети (зона покрытия); радиус области; (x,y,z) – функция проницаемости для R – радиосигнала в зоне покрытия; (x,y,z) – пространственные координаты.

S – множество Вычисляемые переменные математической модели:

системных подмножеств зоны покрытия (областей); C – множество центров областей; U(x,y,z), а также следующие элементы математической модели:

C(x,y,z), S(x,y,z) – элементы множества; m, n – мощность множества.

Функциональная зависимость множеств множества U,C,S представляется в виде системы (3). Введены дополнительные функции, отражающие ограничения и критерии эффективности для зоны покрытия: f - вычисляет C U с учётом ограничений и выбранных критериев эффективности; - вычисляет элементы подмножества Ui; - вычисляет подмножество Ui\Ui+1; - vu вычисляет модуль вектора в координатах U.

(3) Дополнительные функции выражаются через исходные переменные:

(4) После чего искомые множества C и S записываются в виде системы (5) Для вычисления вхождения элемента U во множество (U) с параметрами R и (x,y,z) для всех элементов (U) вводится функция vu x, y, z, R, x, y, z, (U) .

Система уравнений (5) тогда приобретает вид:

(6) Система (6) представляет собой обобщенную математическую модель пространственной организации зоны покрытия беспроводной широкополосной сети.

В работе предложен также алгоритм построения зоны покрытия БПШС по принципу нахождения точек множества с максимальным числом соседних точек. Определяются значения переменных:

- при решении открывать станцию в точке с и подсоединить к ней клиента i: (хic,yic)=1;

- при решении не соединять клиента i и станцию c: (хic,yic)=0.

В дальнейшем количество множеств Sj, к которым входит определенный элемент (s), будем называть частотой этого элемента h(s). Вводится функция n 1,если(xi C, yi C)gc (xc,yc) =, (7) i n 0,если (x i C, y i C) i Таким образом, необходимо найти такой набор (х,у), при котором получается n (8) min c g, cпри условиях:

n, (9) (xic, yic)1;i cопределяет соединение каждого клиента с одной станцией;

(xi – xc)2 + (yi – yc)2r2, (10) (i,c) ограничивает расстояние от клиента к станции, к которой он подсоединен.

Основные шаги алгоритма:

шаг 1: создается набор множеств {S1 …, Sn};

шаг 2: находятся все клиенты с частотой 1:

G (xg, yg)S|h(xg, yg) ;

шаг 3: открываются соответствующие станции , (xc, yc )C|(xc xg )2 (yc yg )2 r к которым подключаются все клиенты в зоне покрытия.

Разработан и обоснован ряд моделей, реализующих алгоритм построения зоны покрытия БПШС по принципу нахождения точек множества с максимальным числом соседних точек. Первая модель pok(x,y,r) реализует алгоритм при одинаковом радиусе покрытия станций. Каждое решение относительно подключения клиента или определения клиента в качестве станции является окончательным, при этом эти клиенты и станции исключаются из соответствующих множеств и не принимают участия в последующих расчетах.

Работа модели показана на примере: Случайным образом задаются координаты 100 точек на плоскости векторами a и b. Для радиуса 50 центрами будет четыре точки.

Далее рассматривается модель pok_og(x,y,r,С) с условием, при котором станции имеют разные мощности (разные радиусы покрытия станций). Для их построения сначала находятся центры большего радиуса, а затем, если остались не покрытые точки на множестве – центры меньшего радиуса.

Для этого в предыдущую модель вводится параметр Q, который n ограничивает сверху количество покрывающих центров радиуса r:

gc Q c Если для покрытия множества хватило Q кругов или даже меньшего числа кругов, то и координаты не покрытых точек не возвращаются, так как таких точек во множестве не осталось. Если на множестве остались не покрытые точки, то происходит возвращение к предыдущей модели.

Следующим условием в первом алгоритме является ограничение на число клиентов, которых способна обслужить станция, модель pok(x,y,r,a). При таком условии каждый центр может обслуживать не более, чем a точек. В модель добавляется следующее условие:

n (xic,yic )a,c i Работа каждой модели в диссертационной работе продемонстрирована на нескольких примерах.

Во второй главе предложены алгоритмы построения зоны покрытия БПШС на плоскости, основанные на понятии диаметра множества. Центры выбираются так, чтобы диаметр непокрытого множества уменьшался. Когда диаметр становится не больше двух радиусов, процесс прекращается.

Последний покрывающий центр будет находиться ровно посредине диаметра множества и может не совпасть с точкой множества, как все предыдущие центры. Ранее при выборе центров не было критериев, позволяющих поместить их вне точек множества, а для последнего центра он появился.

Основные шаги алгоритма:

шаг 1: создается множество D(xd, yd):max(xd - xj)2 + (yd - yj)2 r2;(d, j) d, j шаг 2: находятся все клиенты с частотой 1:

G (xg, yg)S|h(xg, yg) ;

шаг 3: открываются соответствующие станции xc xc 1 yc yc (xc, yc )D( ; )|(xc xg )2 (yc yg )2 4r,c 1,...,d 2 2 к которым подключаются все клиенты в зоне покрытия.

Модели, реализующие алгоритм построения зоны покрытия БПШС, основанный на понятии диаметра множества, приведены в пункте 2.5.1. Модель td(x,y) находит диаметр множества, заданного векторами координат x и y, и все его диаметральные точки. После нахождения диаметра множества, модель pokd(x,y,r) находит точки центра окружностей согласно нашему алгоритму.

Далее рассматривается модель pokd(x,y,r,A) с условие ограничения диаметра множества. Установлено, что первый алгоритм более универсальный, чем второй. Он позволяет реализовать все ограничения при решении задачи покрытия множества. Второй алгоритм более быстродействующий и даёт более равномерное распределение точек между центрами.

Таким образом, результатом второй главы является обобщенная математическая модель, алгоритмы реализации построения зоны покрытия БПШС на плоскости, а также базовые ограничения моделирования области покрытия БПШС на плоскости.

В третьей главе рассматривается задача построения зоны покрытия БПСШ в пространстве, которая представляется в виде пространственной задачи о минимальном покрытии множества точек в пространстве сферами радиуса R.

Требуется для заданного множества точек в пространстве определить минимальное количество покрывающих их сфер радиуса R и расположение этих сфер в пространстве. Приведен алгоритм построения зоны покрытия БПШС по принципу нахождения точек множества с максимальным числом соседних точек.

Введены переменные:

- при решении открывать станцию в точке с и подсоединить к ней клиента i: (хic,yic,zic)=1;

- при решении не соединять клиента i и станцию c: (хic,yic,zic)=0.

В дальнейшем количество множеств Sj, к которым входит определенный элемент (s), будем называть частотой этого элемента h(s). Вводится функция n gc (xc,yc,zc) = 1,если(xi C, yi C, zi C) 0, (11) in 0,если (x i C,y i C,z i C) iТаким образом, необходимо найти такой набор (х,у,z), при котором достигается n, (12) min gc c при ограничениях:

n, (13) ic, i C)1;i (x yic,z cопределяет соединение каждого клиента с одной станцией;

(xi – xc)2 + (yi – yc)2+(zi-zc)2r2, (i,c) (14) ограничивает расстояние от клиента к станции, к которой он подсоединен.

Основные шаги алгоритма:

шаг 1: создается набор множеств {S1 …, Sn};

шаг 2: находятся все клиенты с частотой 1:

G (xg,yg,zg)S|h(xg,yg,zg) ;

шаг 3: открываются соответствующие станции , (xc, yc,zc)C|(xc xg )2 (yc yg )2 (zc zg )2r2 к которым подключаются всех клиенты в зоне покрытия.

Приведено описание двух разработанных моделей построения зоны покрытия БПШС, реализующие первый алгоритм. Первая модель pac3_ob(x,y,e,r,z,t,L) реализует алгоритм при одинаковом радиусе покрытия станций. Каждое решение относительно подключения клиента или определения клиента в качестве станции является окончательным, при этом эти клиенты и станции исключаются из соответствующих множеств и не принимают участия в последующих расчетах.

pac3_ob(x y e r z t L) n length(x) T a (7 3 6 1 9 6 4 8 2 8 ) for i 0 n T ci 1 b (9 6 3 5 1 9 6 7 3 7 ) for k 0 last(z) T c (8 4 5 9 3 1 2 8 3 6 ) i last(z) k for j 0 n cj i if zi xj ti yj Li ej r2 cj 2 2 c T 0 1 2 3 4 5 6 7 8 pac3_ob(a b c 5 Z T U) 0 1 0 0 2 0 3 3 1 0 Вторая модель pok3(x,y,e,r,С) учитывает различную мощность станций (разные радиусы покрытия станций). В этом случае сначала находятся сферы большего радиуса, а затем, если остались не покрытые точки на множестве – сферы меньшего радиуса. Для этого в предыдущую модель вводится параметр Q, который ограничивает сверху количество покрывающих сфер радиуса r:

n c g Q. Если для покрытия множества хватило Q сфер или даже меньшего c числа сфер, то и координаты не покрытых точек не возвращаются, так как таких точек в множестве не осталось. Если на множестве остались не покрытые точки, то происходит возвращение к предыдущей модели.

Одним из возможных условий является ограничение на число клиентов, которых способна обслужить станция, модель pok3(x,y,e,r,a). При таком условии каждый центр может обслуживать не более, чем a точек, и в модель добавляется следующее условие:

n (x,yic, zic ) a,c ic iПредставлен также алгоритм построения зоны покрытия БПШС в пространстве, основанный на понятии диаметра множества, как и аналогичный второй эвристический алгоритм для множества точек на плоскости. Центры выбираются так, чтобы диаметр множества уменьшался; процесс прекращается, когда размер диаметра оказывается не большим двух радиусов. Последний покрывающий центр будет находиться ровно посредине диаметра множества и может не совпасть с точкой множества, как все предыдущие центры.

Основные шаги алгоритма:

шаг 1: создается множество (x D d, yd,zd):max(xd - xj)2 + (yd - yj)2 + (zd - zj)2 r2;(d, j) d, j шаг 2: находятся все клиенты с частотой 1:

G (xg, yg,zg)S|h(xg, yg,zg) ;

шаг 3: открываются соответствующие станции c 1,...,d xcxc 1 yc yc 1 zczc (xc, yc,zc)D( ; ; )|(xc xg )2 (yc yg )2 (zc zg )2 4r2 , 2 2 2 к которым подключаются всех клиенты в зоне покрытия.

Приведено описание моделей, реализующих алгоритм построения зоны покрытия БПШС в пространстве, основан на понятии диаметра множества.

Модель tD(x,y,z) находит диаметр множества, заданного векторами координат x, y и z, и все его диаметральные точки.

После нахождения диаметра множества, модель pokd3(x,y,e,r) находит точки центра сфер согласно предложенному алгоритму.

wp yi Up ei nop nomi p p n p x y e x v y w e U nom no d for i 0 n 1 if n di for j 0 n Третье условие состоит в том, dчто между точками могут ei r2mi di 1 if i j xi xj yi yj 2 2 быть eразличные i j j препятствия, что влияет на качество беспроводной связи между ними; для учета for i 0 n 1 if n этого в модель pok3m(x,y,e,r,m) вводится дополнительный параметр m zk xi соответствующий качеству сигнала между двумя точками.

tk yi Ek ei i 0 9 j 0 9 Ai j rnd(1) T cok nomi A A M min(M) 9.257 10 k k z 8 7 6 t 3 6 4 T E pok3m(a b c 5 M) 9 1 3 co 1 5 9 U pok3m(a b c 5 M) 6 9 1 Далее рассматривается модель pokcb(x,y,e,cb,r), когда не все точки могут быть центрами покрывающих сфер, а только некоторые из них общим числом nc. Модель pokpr(x,y,e,cb,r) находит точное решение задачи о минимальном покрытии. Метод прямого перебора рассматривает все наборы возможных центров из множества мощности.

По результатам третьей главы получена математическая модель задачи определения зоны покрытия беспроводной широкополосной сети в пространстве. Разработаны алгоритмы для решения задач размещения приемопередающих устройств в беспроводной среде на открытой местности.

В четвертой главе диссертации проводится реализация алгоритмов на примере проектирования зоны покрытия БПШС офиса компании ОАО СК «Альянс». Беспроводная сеть офиса в компании должна обеспечить подключение абонентов к voip-серверу, обеспечить передачу голосовой и видеоинформации. План помещения офиса компании представлен на рис.1.

Беспроводная сеть должна отвечать следующим требованиям:

– Беспроводное подключение предоставляет тот же набор услуг, что и проводное подключение.

– Беспроводное подключение должно иметь широкий спектр подключаемых устройств. Это могут быть карманные компьютеры, смартфоны, ноутбуки, персональные компьютеры с беспроводным адаптером, планшетные компьютеры.

- Беспроводное подключение должно удовлетворять промышленным стандартам 802.11b и 802.11g.

- Точки доступа и система аутентификация в беспроводной сети должны контролироваться с использованием стандартных средств мониторинга, когда это возможно.

Зоны покрытия точек должны полностью покрывать площадь офисного помещения.

В табл. 1 показано изменение мощности сигнала в децибелах при перемещении между комнатами.

В табл. 2 показано потеря мощности сигнала в процентах при перемещении между комнатами.

В табл. 3 рассчитано отношения сигнал/шум - безразмерная величина, равная отношению мощности полезного сигнала к мощности шума.

Этапы размещения точек доступа. Использованы алгоритмы и модели, описанные во 2 и 3 главах диссертационной работы. Используя первый алгоритма пространственной организации зоны покрытия, получаем размещения точек доступа в офисе согласно рис.1. На рис.2. показан трехмерная модель зоны покрытия беспроводной широкополосной сети.

Рис.1. План размещение точек доступа Рис.2. Трехмерная зона покрытия в офисе компании беспроводной сети.

По итогам моделирования установлено:

– в офисе компании ОАО СК «Альянс» следует установить пять точек доступа;

– размещение точек доступа реализовать в соответствии с полученным результатом работы алгоритма.

В найденных точках размещаются беспроводные маршрутизаторы Asus WL500g Premium.

Таким образом, подтверждено, что предложенный программный метод определения оптимального расположения оборудования значительно сокращает время поиска точек монтажа, в отличие от экспериментального метода. Программно-аппаратный метод позволяет определить местоположение точек доступа с точностью до метра.

В найденных точках размещаются беспроводные маршрутизаторы.

По результатам четвертой главы показано, что разработанная модель осуществляет: размещение узлов сети (клиентов и потенциальных точек размещения станций); решение задачи размещения клиентов и станций; работу в демонстрационном режиме, что наглядно демонстрирует все этапы алгоритмов решения;

Развернутая беспроводная сеть обеспечивает обмен данными через SIPпротокол между клиентами и сервером (аудио- и видео потоки);

гарантированную работу устройств в сети в любой точки зоны покрытия офиса компании ОАО СК «Альянс»; обеспечивает требуемую пропускную способность между клиентами и сервером; реализует беспрепятственный обмен данным между сетевыми пользователями; обладает надежностью, безопасностью и конфиденциальностью передачи данных;

Общие выводы В диссертационной работе поставлена и решена задача пространственной организации зоны покрытия широкополосной сети, направленная на повышение качества обслуживания (QoS) для различных видов трафика, обеспечение надежной передачи данных, увеличение коэффициента использования полосы пропускания, сокращение времени реагирования базовой станции на запросы абонентских станций. С этой целью:

1. Разработаны математические модели беспроводных широкополосных сетей, позволяющие строить сети с рациональным размещением клиентов и станций в сети.

2. Разработаны алгоритмы для решения задач размещения объектов сетей в в зоне активности сети.

3. Решена задача рационального построения сети на основе математической модели покрытия, что подтверждено результатами компьютерного моделирования с использованием предложенных алгоритмов.

4. Реализован комплекс программно-аппаратных средств, который был использован для проведения работ по проектированию зоны покрытия БПШС ОАО СК «Альянс».

5. Результаты диссертационной работы использованы в учебном процессе кафедры «Вычислительных систем и сетей» МИЭМ в курсах «Новые информационные технологии» и «Беспроводные сети и мобильные системы».

Основные публикации по теме диссертации.

1. Косилов Н.А., Андронов А.В., Меркулов А.М., Петриков И.А., Проектирование беспроводной сети с заданным качеством обслуживания // журнал «Качество. Инновации. Образование», вып. 82, 2012.

2. Косилов Н.А., Проферансов Д.Ю. Оценка пропускной способности узла коммутации // журнал «Качество. Инновации. Образование», вып. 82, 2012.

3. Kosilov N.A., Zhdanov V.S. Churkov V.M., «Optimization of spatial models wireless sensor network» // В сб. докладов международной научн. конференции «Information and telecommunication technologies in intelligent systems», Schweiz July 03-09, 2010, p. 8-12.

4. Kosilov N.A. «Applications and challenges of designing sensory networks clustered» // В сб. трудов международной научн. конференции «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems», Schweiz, July 03-09, 2010, p.15-18.

5. Косилов Н.А.«Оптимизация пространственной модели беспроводной сенсорной сети» // В сб. трудов международной конференции «Distributed Computer and Communication Networks», Moscow- 2010, с.268-270.

6. Kosilov N.A. «Simulation cluster network" // В сб. докладов международной научн. конференции «Information and Telecommunication Technologies in Intelligent Systems», Schweiz July 03-09, 2010, p.21-23.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.