Подходы к оптимизации систем подвижной радиосвязи органов внутренних дел

А.Н. Бабкин,

кандидат технических наук, доцент В.О. Андрущук

ПОДХОДЫ К ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ ОРГАНОВ ВНУТРЕННИХ ДЕЛ

THE QUESTIONS OF OPTIMIZATION OF RADIO COMMUNICATION SYSTEMS IN THE INTERNAL AFFAIRS BODIES

Рассматриваются вопросы оптимизации систем подвижной радиосвязи орга -нов внутренних дел, а также методы совершенствования систем, предложен критерий эффективности функционирования.

The questions of radio communication systems optimization in Internal Affairs Bodies are considered. The recommendations to provide increase of quality the real radio mobile systems and to choice optimum criterion of systems are suggested.

В настоящее время для обеспечения надежного и качественного управления силами и средствами ОВД необходимо оптимизировать существующие системы подвижной радиосвязи (СПР). Актуальность данной задачи объясняется увеличением количества технических средств радиосвязи, необходимостью сопряжения в одном частотном диапазоне аналоговых и цифровых радиосредств и радиосетей, организацией защищенной радиосвязи с обеспечением заданной зоны обслуживания абонентов в условиях загруженности радиочастотного спектра.

Существующие СПР ОВД представляют собой конвенциальные или транкинговые системы, построенные по принципам одночастотного или двухчастотного симплекса.

Одним из первых этапов решения задачи оптимизации СПР является определение критерия (или критериев) оптимальности, достижение которого должно приводить к максимальной эффективности функционирования систем.

Оценка эффективности систем связи может быть различной.

В [1] рассматриваются различные показатели эффективности, связанные с вероятностью соответствия систем связи своему функциональному назначению.

Р ДЦ = Р (Y е {y дт } ,

где Р дц — вероятность достижения системой цели, {y 6оп } — множество допустимых значений показателей эффективности.

В [2] под эффективностью систем радиосвязи понимается способность систем выполнять поставленные задачи в заданных условиях функционирования, зависящая от таких факторов, как живучесть, надежность, помехозащищенность. При этом наиболее важным фактором, определяющим качество функционирования систем радиосвязи, является помехозащищенность, которую предлагается оценивать вероятностью ошибок при приеме информации в условиях действия помех.

Однако реализовать критерии на практике для СПР в реальных условиях эксплуатации достаточно трудно, так как их определение основано на вероятностной концепции оценки эффективности.

Критерий оптимальности должен удовлетворять ряду требований:

1. Однозначности решения поставленной задачи оптимизации СПР.

2. Математическим соотношениям, приводящим к решению поставленной задачи.

3. Универсальности с точки зрения применения как к аналоговым, так и цифровым СПР.

4. Физическому смыслу, возможности определения в реальных условиях эксплуатации СПР.

Для СПР ОВД сигналы взаимодействия, с одной стороны, являются детерминированными, т.е. с известными параметрами, и задача приема такого сигнала заключается в установлении факта его обнаружения, измерении уровня и т.д. С другой стороны, в приемных устройствах СПР необходимо восстановить сообщение с минимально возможными отклонениями от исходного сообщения (на фоне шумов).

Поэтому на практике для аналоговых СПР актуальным критерием остается критерий максимума отношения сигнал/шум на выходе системы, цифровых СПР — критерий минимума среднего квадрата ошибки. При этом минимум среднего квадрата ошибки достигается путем максимизации отношения сигнал/шум.

Основным назначением СПР ОВД является обеспечение абонентов качественной, надежной и защищенной связью в заданной зоне обслуживания.

Защищённость связи — способность обеспечить конфиденциальность, целостность и доступность информации легальным абонентам [3, 4].

С этой точки зрения, для защищенных СПР в качестве критерия оптимальности целесообразно использовать отношение сигнал/шум по мощности на выходе систем в заданной зоне обслуживания при выполнении требований по безопасности и достоверности.

Р В- 'а £ ^'°°

Г С V. / ^П \ 00

> (-^) Р0 В0

р , Р

В10 £ В10 В1Па > В°йа

где рС , ( р с ) — соответственно отношение сигнал/шум на выходе СПР и от-

ш ш

ношение сигнал/шум требуемое, Р ош , Р ОШ — соответственно вероятность ошибочного приёма и вероятность ошибочного приёма требуемая, Рксд и Рчсдт— соответственно вероятность защиты от несанкционированного доступа к СПР и вероятность защиты от несанкционированного доступа требуемая.

Можно определить следующие методы оптимизации для реализации СПР, удовлетворяющих требованиям оптимальности:

- частотный;

- структурный;

- параметрический .

Частотный метод предполагает решение вопросов рационального использования частотного ресурса в выделенных для построения СПР ОВД диапазонах частот. При этом необходимо проведение следующих основных мероприятий.

1. Перевод существующих радиосетей на меньший канальный разнос в выделенных частотных диапазонах: с 25 кГц на 12,5 кГц и 6,25 кГц с сохранением зон покрытия.

2. Обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) радиосетей, особенно в отношении помех по соседним и побочным каналам, а также интермодуляционным искажениям.

3. Обеспечение запаса на затухание сигнала в заданной зоне обслуживания абонентов не менее 20 дБ.

4. Увеличение ширины полосы канала связи для обеспечения защищенности радиосетей.

В настоящее время радиостанции позволяют перейти на меньший канальный разнос, однако не решены вопросы обеспечения ЭМС радиосредств и радиосетей, защищенности радиоканала, сопряжения аналоговых и цифровых средств.

Структурный метод оптимизации предполагает обеспечение живучести СПР. Под структурной живучестью понимается свойство СПР сохранять связность структуры при воздействии дестабилизирующих факторов [1]. Свойство связности предполага-

ет наличие нескольких путей установления связи для абонентов системы, резервирование направлений и линий связи.

Для учета структурной живучести QQP можно использовать вероятность Pyc установления связи между абонентами системы:

ЛБі ^ AБj , где АБ — абонент, i и j — номера абонентов.

Структурную живучесть СП? можно определить следующим образом:

і, J

Р СЖ = П Р усі , І ,

i, J = І

где Pcж — вероятность структурной живучести СШ, Pyci,j — вероятность установления связи между i и j абонентами.

Вероятность установления связи между двумя абонентами СП? зависит от многих факторов.

Можно записать следующее соотношение:

Р = Р X Р X P X P

усі . І * рсі , І змоі , І ~ ІІ , І ~ * pi , І ’

где Ppcij — вероятность работоспособности i и j технических средств радиосвязи; P3MDi,j — вероятность, характеризующая электромагнитную обстановку в местах расположения i и j технических средств; Pny — вероятность, характеризующая способность радиоканала обеспечить прохождение сигналов обмена между i и j техническими средствами (абонентами) с меньшими потерями; Ppy — вероятность наличия резервных направлений связи между i и j техническими средствами в заданной структуре построения СП?.

Важным направлением структурной оптимизации систем является резервирование направлений связи, которое можно обеспечить как на программном, так и на техническом уровнях.

Параметрический метод реализуется путем определения набора параметров QQP, в наибольшей степени влияющих на качество и надежность связи между абонентами и оптимизирующих выбранный критерий оптимальности контролем данного набора параметров в реальных условиях эксплуатации.

Надежность QQP достигается применением средств связи в соответствии с их назначением и требованием к эксплуатации, соответствием параметров средств значениям, указанным в нормативно-технической документации.

Качество — свойство или совокупность свойств СП?, обусловливающих их пригодность к использованию по назначению [2]. Как было указано выше, добиться повышения надежности СП? можно проверкой параметров систем в реальных условиях эксплуатации.

Состояние СПР в любой момент времени можно описать с помощью вектора частных показателей качества:

Y (t) = [Y і (t), Y 2( t),..., Y n (t) ] ,

где Y1(t),..., Yn(t) — компоненты вектора показателя качества, характеризующие наиболее существенные свойства элементов СПP и процесса их функционирования.

Показатель качества СПP представляет собой вектор, компоненты которого — показатели отдельных свойств, представляющие собой частные, единичные показатели качества систем.

Предлагаемые методы оптимизации существующих СПР ОВД имеют практическое значение. Их выполнение в полном объеме представляет собой сложную техническую задачу. Однако реализация даже отдельных этапов оптимизации позволит повысить эффективность функционирования систем.

ЛИTЕPATУPA

1. Основы построения систем и сетей передачи информации: учебное пособие для вузов / В. В. Ломовицкий [и др.]; под ред. В. М. Щекотихина. — М.: Горячая линия-Телеком, 2005. — 382 с.

2. Борисов В.И., Зинчук В.М. Помехозащищенность систем радиосвязи. Вероятностно-временной подход. — 2-е изд., испр. — М.: РадиоСофт, 2008. — 260 с.

3. Защищенные радиосистемы цифровой передачи информации / П.Н. Сердюков [и др.]. — М.: АСТ, 2006. — 403 с.

4. Галкин В.А. Цифровая мобильная радиосвязь: учебное пособие для вузов. — М.: Горячая линия-Телеком, 2007. — 432 с.