Обзор методик расчета зон покрытия базовых станций сетей подвижной радиосвязи

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

3) Усовершенствование правил фильтрации сообщений и новостей пользователя. Для этого необходимо создать базу нежелательной информации, для последующей классификации информации как нежелательной. При этом из общей базы необходимо выбирать индивидуальные характеристики, для более персонализированной классификации, в зависимости от индивидуального порога чувствительности.

Комбинация этих мер уменьшает риск распространения таргетированной информации в системах Social Network.

Заключение:

Рассмотренный алгоритм распространения таргетированной информации и представленная методика защиты, может быть использована для целей обеспечения информационной безопасности пользователей систем Social Network, и снижать риски массового распространения информации.

Список использованной литературы:

1. Тумбинская М.В. Информационная поддержка при обеспечении защищенности систем интернетбанкинга // Национальные интересы: приоритеты и безопасность. - 2015. - № 15 (300).

2. Доктрина информационной безопасности Российской Федерации.

3. Ghosh, R., Lerman, K.: Predicting influential users in online social networks. In: Proceedings of KDD Workshop on Social Network Analysis

© Д.Х. Мирзануров, 2015

УДК 621.396

Реформат Андрей Николаевич Сосунов Владимир Геннадьевич Плыгунов Олег Вячеславович

Академия ФСО России, г. Орел, РФ, Е-mail: zusha@bk.ru

ОБЗОР МЕТОДИК РАСЧЕТА ЗОН ПОКРЫТИЯ БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ СЕТЕЙ

ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Аннотация

В статье приведен обзор методик, применяемых в настоящее время для расчета зон покрытия сетей подвижной радиосвязи. Проведен анализ статистических и детерминированных методов, применяющихся в данной предметной области.

Ключевые слова

Беспроводные системы передачи, системы подвижной радиосвязи, метод Окамуры, напряженность

электромагнитного поля

В настоящее время наблюдается интенсивное развитие беспроводных технологий передачи информации. Существующие системы беспроводной передачи успешно соперничают по скорости передачи с проводными системами, которые традиционно считались более высокоскоростными и обладающими большей достоверностью передачи информации, нежели системы радиосвязи. Во многом такое «второе дыхание» радиосвязи стало возможно благодаря двум факторам: с одной стороны это развитие научнометодического аппарата, позволяющего проводить соответствующие расчеты, а с другой - возможность технической реализации данных методик. Целью данной работы является обзор существующих методов расчета зон покрытия базовых станций сетей подвижной радиосвязи.

Общей чертой современных методик расчета зон покрытия базовых станций сетей подвижной радиосвязи является использование оценки значений напряженности поля сигнала УКВ диапазона в любой

51

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

точке пространства в пределах всей зоны покрытия базовых станций (БС). Эти методы можно разделить на два типа: статистические и детерминированные методы. Рассмотрим их характерные особенности.

В соответствии со статистическими методами прогноза, зона покрытия БС моделируется кругом, радиус которого обеспечивает качественную связь на его границе. Другим вариантом данного подхода является определение границы зоны покрытия БС как совокупности точек, удаленных от БС по азимутальным углам до достижения в них показателями качества своих предельных значений. В этом случае обычно образуется зона покрытия в форме звезды. В настоящее время существует большое количество методик прогноза зон покрытия на основе различных статистических моделей предсказания потерь распространения сигналов (Дж. Окамуры и М. Хата, К. Олсбрука и Дж. Парсонсона, и др.).

Статистические методы базируются на статистической обработке результатов измерений уровня напряженности электро-магнитного поля (ЭМП) при различных параметрах линий связи. В соответствии с полученными результатами осуществляют построение семейств эмпирических кривых изменения уровня напряженности ЭМП в точке приема в зависимости от расстояния между передатчиком и приемником. При этом кривые нормируются относительно установленных международным консультативным комитетом по радиосвязи величин эффективно излучаемой мощности и высот антенн передатчика и приемника. Пересчет результатов для других значений параметров радиолиний осуществляется с помощью математических преобразований.

Эмпирические кривые рекомендованные [2, 3] относятся к наземным и морским трассам. Кривые наземных трасс были подготовлены на основе данных, полученных, главным образом, в умеренном климате, характерном для Европы и Северной Америки. Кривые трасс, проходящих над морем, были подготовлены по данным, полученным, главным образом, в регионах Северного (холодное море) и Средиземного (теплое море) морей.

Большинство измерений относится к расстояниям менее 500 км, поэтому результаты, даваемые этими кривыми на больших расстояниях, менее надежны.

Все эти данные получены на основе долгосрочных наблюдений (в течение нескольких лет) и могут рассматриваться как репрезентативные данные для усредненных климатических условий. Однако следует отметить, что для коротких периодов времени (например, для нескольких часов или даже дней) напряженности поля могут значительно отличаться от тех, что представлены этими кривыми.

Кривые распространения показывают медианные значения напряженности поля, воздаваемые источником мощностью в 1 Вт излучаемой полуволновым диполем для различных мест (в пределах любой зоны, приблизительно 200x200 м) и для различного процента времени (50%, 10%, 5%, 1%). Они соответствуют высоте приемной антенны - 10 м и различным высотам передающей антенны. Кривые распространения даны для эффективных высот передающей антенны от 37,5 до 1200 м, где каждое последующее значение эффективной высоты равно удвоенному предыдущему. Для значений эффективной высоты антенны (ЭВА), отличных от рассмотренных, должна применяться линейная интерполяция двух кривых, соответствующих эффективным высотам непосредственно выше и ниже рассматриваемого значения.

В статистических методах, хотя рельеф и считается некоторой случайной функцией, но для его описания используются не законы распределения, а некоторые статистические параметры: эффективная высота антенны передатчика и параметр пересеченности рельефа.

Наиболее крупным исследованием в области эмпирических методов является работа Окамуры и ряда соавторов [4]. Метод Окамуры основывается на экспериментальных данных, собранных в большом количестве измерений уровня напряженности ЭМП в диапазоне 20...2000 МГц на земной поверхности с различной степенью шероховатости (неровности). Этот метод разрабатывался с учетом вертикальной поляризации радиосигналов. В дополнение к нормированному основному ослаблению радиоволн при распространении над квази-гладкой поверхностью используются корректирующие коэффициенты для различных высот антенн, степеней неровности рельефа и типов окружающих местных предметов. В методе Окамуры число типов местности ограничивается следующими градациями: город, пригород, квази-открытая

52

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

и открытая местность. Предусмотрены также специальные корректирующие коэффициенты для учета влияния "отдельно стоящей горы" и "общего наклона трассы".

Таким образом, основной недостаток статистических методов расчета заключается в весьма приближенном представлении информации о реальной форме рельефа и объектов местности. Практически все статистические методы в общем случае позволяют рассчитать статистический радиус зоны покрытия базовой станции. Однако реально величина напряженности электромагнитного поля распределена по зоне обеспечения крайне неравномерно и в принципе может иметь сильно изрезанную границу, и следовательно, достаточно условный радиус. Кроме этого имеющиеся методы основываются на измерениях, осуществленных в основном зарубежными специалистами, поэтому применение их результатов к рельефу нашей страны дает дополнительные погрешности достигающие 15-22 дБ.

Вторая категория, так называемые детерминированные методы учета влияния рельефа, включает модели, основанные на теории геометрической оптики (ТГО) и теории дифракционного распространения радиоволн. Методы основанные на положениях дифракционного распространения радиоволн, предусматривающие проверку наличия прямой видимости между антеннами корреспондентов, известны достаточно давно. Однако их применение ограничивается рядом факторов. Прежде всего, это достаточно высокий диапазон рабочих частот, с тем чтобы радиоволны обладали незначительной дифракционной способностью (как правило, более 1 ГГц). Во-вторых, это требования к точности прогнозирования вероятности электромагнитной доступности (Рэмд). Самые простые методы дифракционного распространения радиоволн позволяют получить вероятность электромагнитной доступности в виде бинарного соотношения "да" (Рэмд = 1) или "нет" (Рэмд = 0). Такой подход очевидно наиболее эффективен для оперативного предварительного анализа трасс распространения радиоволн. Данный анализ позволяет за короткое время при помощи простого алгоритма оценить большое количество точек приема сигнала и считать "закрытые" точки подозрительными на отсутствие связи требуемого качества. При этом совпадение оценочного анализа Рэмд методами ТГО и их реальных величин увеличивается по мере повышения рабочих частот. В теории дифракционного распространения радиоволн реальную местность пытаются заменить некоторыми аналогами: при решении интерференционных задач - отражающая поверхность замещается плоскостью, выпуклой или шероховатой поверхностью, а при решении дифракционных задач препятствия аппроксимируются полусферой, параболическим цилиндром, клином (полуплоскостью).

Основным классификационным признаком в данной категории методов является тип геометрической фигуры, используемой для аппроксимации препятствий. Решение задачи о дифракции радиоволн вокруг идеально гладкой сферы, пригодное для численных расчетов, было предложено В.А. Фоком [1].

Формула для множителя ослабления по В.А. Фоку:

ГО

V

п=0

где an(q) - члены степенного ряда

z - целочисленная переменная дает строгое решение задачи дифракции радиоволн вокруг сферических препятствий (в частности земной поверхности) в случае однородной атмосферы и позволяет вычислить напряженность поля на любых расстояниях от точки передачи и при любых высотах поднятия антенн (много меньших радиуса препятствия). Несмотря на относительную простоту дифракционного ряда, его использование для практических расчетов весьма трудоемко и иногда точность получаемого результата не оправдывает затрат на его получение.

Вышеуказанные методы позволяют учитывать влияние рельефа наиболее точно, но требуют определения значительного числа исходных данных и значительных вычислительных затрат. Наиболее сложным этапом расчетов, от которого в значительной мере зависит точность конечного результата, является определение параметров аппроксимирующей препятствие поверхности, в частности, определение радиуса полусферы. В этой связи можно также выделить методы, различающиеся по способам определения параметров поверхностей. Учитывая изложенные трудности, методы расчета затухания, рассматривающие

53

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» №5/2015 ISSN 2410-700X

механизм дифракции УКВ на выпуклых препятствиях используют, как правило, при планировании интервалов фиксированных служб радиосвязи (например, радиорелейных линий различного назначения).

В настоящее время широко распространены методы расчета ослабления радиоволн с учетом дифракции на нескольких препятствиях представленных в виде непрозрачных клиньев. Различия рассматриваемой подгруппы методов заключаются, главным образом, в количестве учитываемых клиньев и способах определения их параметров, но в основе лежит интеграл Френеля заимствованный из теории геометрической оптики. Данные методы позволяют получить результат с удовлетворительной для практики точностью сравнительно быстро при использовании минимального числа исходных данных. Поэтому данные методы часто используются для прогнозирования территории покрытия при планировании зоновых сетей связи.

Следует отметить, что актуальность детерминированных методов учета влияния рельефа возрастает с увеличением номинала анализируемой рабочей частоты, так как при этом резко возрастает экранирующее действие препятствий. Некоторые авторы для повышения адекватности расчетных величин уровня напряженности ЭМП реальной окружающей обстановке в дополнение к рассматриваемым методам используют эмпирические корректирующие коэффициенты.

С целью упрощения расчета ослабления радиоволн сложный профиль поверхности обычно представляют в виде совокупности идеализированных округленных препятствий или полуплоскостей, а затем для каждого типа интервала производится расчет по отдельному алгоритму.

Основной причиной замираний радиоволн являются переотраженные радиоволны от неоднородностей диэлектрической проницаемости воздуха и изменение рефракции в приземном слое атмосферы. Из-за случайного характера изменений метеорологических условий глубина, продолжительность и скорость замираний являются вероятностными величинами. При расчете интервалов радиосвязи в УКВ диапазоне пользуется так называемая функция распределения ослабления радиоволн.

В результате анализа многочисленных эмпирических функций распределения ослабления удалось обнаружить общие для них закономерности, что позволило получить следующую обобщенную формулу:

величиной W3 и более в течение выбранного месяца года;

V - климатический фактор;

Q - фактор, учитывающий тип подстилающей поверхности. Для интервалов, расположенных на

над водной поверхностью или в прибрежной полосе;

H - есть просвет (закрытие) в наиболее поднятой точке профиля интервала; Н0 - есть критический

равным единице.

При определении надежности связи на интервале энергетический запас уровня сигнала на интерференционные и рефракционные замираний принимается равным

0.25

где W3 - величина ослабления радиоволн во время интерференционных и рефракционных замираний, дБ;

значение функции распределения (в процентах) как вероятность появления ослабления

среднепересеченной местности Q = 1 .Для горных интервалов Q = 1,1 и Q = 0.9, если интервал проходит

просвет в этой же точке интервала. При Н — Н0 фактор, учитывающий просвет 2 Н-принимается

I H о J

—

H

- W = P - P

з пр p4">

где P - реальная чувствительность приемника.

з

54

международный научный журнал «символ науки»

№5/2015

ISSN 2410-700X

Задача прогнозирования зон покрытия базовых станций сетей подвижной радиосвязи является актуальной и требуется для своего решения применения современных методов прогнозирования, основанных на использовании геоинформационных технологий и средствах автоматизации.

Радиосигнал при распространение подвержен многочисленному влиянию различных факторов, что исключает возможность его строго описания в математическом виде.

Среди методов прогноза выделяют статистические и детерминированные методы. Статистические методы широко применяются для прогноза зон покрытия БС сетей ПРС, но имея низкую точность (ошибка определения уровня сигнала на приеме порядка 15 - 30 дБ), что связано с отсутствием учета данных о реальных условиях распространения сигнала, дают очень приблизительную оценку и могут быть использованы только на начальных этапах планирования сетей. Применение геоинформационных технологий позволяет автоматизировать процесс обработки пространственных данных, что делает возможным прогноз ЗП БС сетей ПРС осуществлять с использованием детерминированных методов. Список использованной литературы

1. Фок В.А. Дифракция радиоволн вокруг земной поверхности. - М.: изд. АН СССР, 1946.

2. ITU-R Recommendations, PN Series, 1994, Rec.ITU-R PN. 370-6.

3. ITU-R Recommendations, PN Series, 1994, Rec.ITU-R PN. 529.

4. Okumura Y. Field strength and its variability in VHF and UNF land mobile radio service // Rev. ECL. 1968. V.16, №9,10. P.825-873.

© А.Н. Реформат, В.Г. Сосунов, О.В. Плыгунов, 2015

УДК 677.697

Сошенко Марина Владимировна, к.т.н., доцент, Зубкова Валентина Михайловна, д.б.н., профессор, Гапоненко Альбина Вячеславовна, к.пед.н., доцент, Российский государственный социальный университет, г. Москва, е-mail: marina.soshenko@bk.ru

РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ Аннотация

Рассмотрен расчет системы вентиляции и кондиционирования воздуха с утилизатором тепла, который выполнялся для гребнечесального цеха ОАО «Троицкая камвольная фабрика».

Ключевые слова

Вентиляция, кондиционирование, тепломассообменник.

Предложенная система кондиционирования с теплообменными аппаратами является по существу приточной системой, в которой теплообменники используются летом для косвенного испарительного охлаждения, а зимой для нагрева приточного воздуха (рис.1), что позволяет эффективно использовать для нагрева приточного воздуха сбросные и дешевые низкотемпературные источники теплоты в виде технологической воды или обратной теплофикационной воды [1, с.27; 2, с.32].

Площадь цеха составляет 2 122 м2, высота - 3,2 м. На продольной стене цеха, обращенной на юг, имеются 32 окна, на восток - 10 окон, с двойным остеклением в деревянных переплетах, размером 1,8х 1,4 м. Технологическое оборудование состоит из 54 ленточных и гребнечесальных машин мощностью электродвигателей 2,8 кВт. В цехе одновременно работают 47 человек.

Сумма теплопоступлений от всех источников для теплого периода года EQ = 1004397 кДж/ч. Примем расчетные параметры наружного воздуха для г.Троицка Московской области [1, с.43]: tH = 28,5°С, iH = 54 кДж/кг.

55