Определение требований и возможности использования технологии 802. 16 WiMAX применительно к каналу передачи информации в автоматизированных системах управления движением судов

Е. А. Глущенко,

аспирант, СПГУВК;

И. В. Юрин,

канд. воен. наук, СПГУВК

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ И ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ 802.16 WIMAX ПРИМЕНИТЕЛЬНО К КАНАЛУ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ СУДОВ

POSSIBILITY OF APPLYING IEEE 802.16 (WIMAX) WIRELESS NETWORKS ON AUTOMATED CONTROL SYSTEMS OF MOVEMENT OF COURTS

В статье описываются основные аспекты построения сети в автоматизированных системах управления движением судов на основе технологии WiMAX.

Aspects of building of data transmission channel between control systems and courts. Possibility of applying IEEE 802.16 (WiMAX) wireless networks on automated control systems of movement of courts is considered.

Ключевые слова: АСУДС, беспроводная сеть, 802.16, передача данных, система управления движением судов, беспроводной стандарт.

Key words: shipping, shipping management systems, data transmission, wireless networks, wireless standard, IEEE 802.16, WiMAX.

<4

*

Ш

НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ телекоммуникации и средства связи играют решающую роль во всех сферах деятельности человека. Поэтому необходимо постоянно совершенствовать существующие системы связи, где скорость, надежность и защищенность передаваемых данных имеют приоритетное значение. При рассмотрении системы управления судами видно, что скоро существующая радиорелейная связь уже перестанет удовлетворять возрастающим потребностям в обмене информацией между судами и автоматизированными системами управления движением судов (АСУ ДС). Для организации обмена информацией в АСУ ДС требуется дорогостоящее оборудование, а при установлении сигнала необходимо, чтобы приемник и передатчик были в зоне прямой видимости друг друга.

Предлагается рассмотреть преимущества нового беспроводного стандарта передачи данных '1МАХ применительно к АСУ ДС.

Выбор оптимального способа передачи информации между судами и АСУ ДС зависит от многих факторов, основными из которых являются:

— состав передаваемых и принимаемых данных и требующаяся для их передачи полоса пропускания канала связи;

— расстояние между судном и центром управления;

— ландшафт местности;

— уровень развития инфраструктуры связи в регионе и доступность платного сервиса высокоскоростной цифровой связи;

— электромагнитная совместимость проектируемых и действующих систем радиосвязи в регионе;

— сложность получения разрешения на использование частот радиосвязи в регионе размещения системы.

В АСУ ДС, в основном, применяются радиорелейные станции (РРС). Их пропускная способность составляет до 34 Мбит/с, а предельное расстояние передачи данных между смежными станциями ограничено 60 км. Стоимость оборудования РРС весьма высока и прямо пропорциональна расстоянию, на которое требуется передавать информацию. Для работы РРС требуется разрешение на использование полосы частот. Дополнительно долж-

но выполняться условие прямой видимости антенн.

Что касается технологии WiMAX, которая расшифровывается как World Interoperability for Microwave Access — взаимодействие оборудования сетевого доступа на сверхвысоких частотах во всем мире [6], то в настоящее время началось повсеместное активное внедрение

Краткие характеристики

данной технологии во все сферы инфокомму-никаций. Таким образом, существуют веские основания для того, чтобы с уверенностью утверждать, что стоимость оборудования для обеспечения передачи данных будет снижаться достаточно высокими темпами. Общие технические параметры '¡МАХ, или иначе семейства протокола 802.16е, представлены в табл. 1.

Таблица 1

семейства стандартов 802.16

Стандарт 802.16 802.16а 802.16е

Дата принятия Декабрь 2001 г. Январь 2003 г. Середина 2004 г.

Частотный диапазон 10-66 ГГц 2-11 ГГц 2-6 ГГц

Быстродействие 32-135 Мбит/с для 28 МГц-канала До 75 Мбит/с для 28 МГц-канала До 15 Мбит/с для 5 МГц-канала

Модуляция 0Р8К, 160АМ, 640АМ ОББМ256, 0Р8К, 160АМ, 640АМ ОББМ256, 0Р8К, 160АМ, 640АМ

Ширина канала 20, 25 и 25 МГц Регулируемая 1,5-20 МГц Регулируемая 1,5-20 МГц

Радиус действия 2-5 км 7-10 км, максимальный радиус 50 км 2-5 км

Условия работы прямая видимость работа на отражениях работа на отражениях

Как видно из табл. 1, стандарт 802.16а не только обладает высокой скоростью передачи информации (до 75 Мбит/с), но также способен передавать данные на расстояния, достигающие 50 км. Кроме того, существенным плюсом является возможность работать без необходимости обеспечения прямой видимости между приемником и передатчиком [4].

АСУ ДС обычно имеют в своем составе такие информационные подсистемы телекоммуникаций и мониторинга, как системы

УКВ-радиосвязи, транкинговой и сотовой радиосвязи, автоматизированные идентификационные системы (АИС), системы видео -наблюдения и радиолокационного контроля. Координация функционирования указанных систем обеспечивается центром управления движением судов.

Таким образом, предлагается использовать именно спецификацию 802.16а для обеспечения канала связи АСУ ДС с судами.

В табл. 2 представлены более подробные характеристики данного стандарта.

Таблица 2

Характеристики стандарта 802.16а

Параметр Стандарт 802.16а

Начало выпуска 2003

Радиотехнология передачи OFDM256, OFDMA2048

Метод доступа к среде передачи TDMA

Вид модуляции QPSK, 16QAM, 64QAM

Метод дуплексирования TDD/FDD

Рабочие частоты, ГГц 2-11

Выпуск 3

Выпуск 3

Таблица 2

Ширина полосы частот, МГц 1,25-20

Агрегативная скорость передачи на сектор, Мбит/с 1-75

Радиус покрытия, км 4-6

Максимальная дальность, км До 50

Методы коррекции ошибок FEC, ARQ

Сервисы, качество обслуживания QoS Классы UGS, rtPS, nrtPS, BE

Уровень безопасности Протокол РКМ, Сертификат X.509

Механизмы обеспечения безопасности WiMAX показаны на рис. 1.

Что касается шифрования, то за счет того, что используется ассиметричный алгоритм, отпадает необходимость в предварительном распределении ключей, так как применяется шифрование по алгоритму DES в режиме сцепления блоков шифра (CBC). В стандарте 802.16 также определено два типа сертификатов X.509: сертификат изготовителя МС и сертификат открытого ключа МС. Первый позволяет идентифицировать производителя устройства, второй — проверить подлинность указанного открытого ключа. Обеспечить безопасность передаваемых данных можно, только применяя все механизмы защиты комплексно.

Учитывая высокие темпы роста числа базовых станций WiMAX, достаточно доступную по цене аппаратуру, высокую ско-

рость передачи данных и большой радиус действия, этот вариант взаимодействия АСУ ДС с судами, между собой и с иными объектами является, на наш взгляд, наиболее перспективным.

В России лидером в области применения технологий '¡МАХ выступает компания «Скартел». Уже сейчас имеется возможность подключиться к беспроводному интернет-соединению практически в любой точке Санкт-Петербурга, Москвы и Уфы. Все это дает реальные перспективы для развития в мире единого глобального информационного пространства в стандарте 802.16. Применительно к АСУ ДС это дает возможность создавать УР1Ч-соединения поверх '¡МАХ-сети на скорости до 10 Мбит/с.

В данной статье рассматривалась возможность модернизации сетей связи АСУ ДС с учетом последних достижений в науке.

Рис. 1. Механизмы обеспечения безопасности информации стандарта 802.16

Показаны основные преимущества техноло- го стандарта не только в системы управления

гии '¡МАХ. В ближайшее время уже можно движением судов, но и практически в любые

планировать внедрение данного беспроводно- сферы человеческой деятельности.

Список литературы

1. Вишневский В. М. Широкополосные беспроводные сети передачи информации. — М.: Техносфера, 2005. — 592 с.

2. Гейер Дж. Беспроводные сети. Первый шаг: пер. с англ. — М.: Издательский дом «Вильямс», 2005. — 192 с.

3. Гепко И. А., Москаленко А. А., Бондаренко А. В. Возможности обеспечения информационной безопасности в стандартах сотовой связи 2-го и 3-го поколений // Зв’язок. — 2006. — № 5. — 33 с.

4. Сюваткин В. С. Есипенко В. И. '¡МАХ-технология беспроводной связи: теоретические основы, стандарты, применение. — СПб.: «БХВ-Петербург», 2005. — 356 с.

5. Шр:/Ма^аМ8леее.о^Л^аиШ^гоиртасЛШ;опа1.Ы;т1.

6. http://www.wimaxforum. гиЛесЬпо^у.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ РЕСУРСОВ НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМА ОТКРЫТОГО ПОИСКА DISTRIBUTION OF RESOURCES ON THE BASE OFOPEN SEARCH ALGORITHM

В статье приводится генетический алгоритм распределения ресурсов и рассматривается его практическое применение для оптимального распределения электроэнергии по потребителям порта. Алгоритм составлен в кодах MatLAB.

The article presents genetic algorithm of distributing resources and its practical application for optimal distribution of electrical energy to the consumers of the port. Algorithm is made in codes MatLab.

Ключевые слова: алгоритм открытого поиска, генетический алгоритм, точка оптимума, целевая функция.

Key words: open search algorithm, genetic algorithm, optimal point, goal function.

В. А. Жерновков,

аспирант, СПГУВК;

Д. В. Дмитриенко,

соискатель, СПГУВК

ЛГОРИТМЫ открытого поиска, наряду с генетическими алгоритмами, находят все большее применение в

ных для решения плохо формализуемых задач либо задач со сложной формой гиперповерхности целевой функции. К последним можно отнести функцию Растригина, класс многомерных полиномиальных моделей и др.

[/1531

процедурах решения оптимизационных задач. В современных вычислительных системах они, как правило, представлены отдельной группой скрипт-файлов, предназначен-

Для генетических алгоритмов и алгоритмов открытого поиска не требуется ин-

Выпуск 3