Материал: Методические указания к практическим занятиям № 1–3 по дисциплине «Аппаратные средства телекоммуникационных систем» для студентов специальности «Информационная безопасность телекоммуникационных систем». Разинкин К.А

радиорелейных лилий связи величина BER не должна превышать:

называется прерыванием канала связи и относится к так называемым кратковременным прерываниям, длительность которых не превышает 10 с.

Для этих же телекоммуникационных каналов готовность канала связи должна быть не менее 0,99-0,995. Эта величина определяется процентом времени появления долговременных прерываний (более 10 с) за счет неблагоприятных условий распространения радиосигналов, отказов аппаратуры, ошибок действия персонала и др.

Аналогичные, но менее жесткие требования по помехоустойчивости и готовности каналов связи предъявляются и к сетям мобильной связи.

Для отдельных видов сообщений, таких как сигналы управления и сигнализации сети связи, передача банковских данных, передача команд боевого управления в военных телекоммуникационных сетях и др. не допускается возникновение ложных или трансформированных сообщений, которые должны обнаруживаться и стираться. Высокая надежность приема таких сообщений достигается за счет переспроса и повторной передачи сообщений (метод кодирования ARQ — Automatic Repeat Request по международной классификации).

Основным методом обеспечения высокой достоверности и надежности передачи сообщений является использование кодирования передаваемых сообщений с обнаружением ошибок информационных бит при приеме, стирание недостоверных сообщений и повторной их передачей по каналу связи. Отметим, что использование классических

19

помехоустойчивых кодов с исправлением ошибок не решает задачу стирания недостоверных сообщений и не гарантирует предотвращения появления ложных и трансформированных сообщений.

Принимаем, что ошибки при приеме информационных бит являются независимыми, так что вероятность появления ровно i ошибочных бит в слове из п бит определяется выражением

P n,i Cni pi 1 p n 1 ,

где р есть вероятность ошибки на бит в канале связи.

Код с обнаружением ошибок с минимальным хэмминговым расстоянием dx обнаруживает все ошибки с кратностью t dx / 2 и менее (dx — четное число)

Задача 18. Нарисовать функциональные схемы кодера и декодера, обнаруживающего ошибки, для циклического систематического (п;к) кода.

Задача 19. Определить вероятность того, что в слове из п бит будут искажены не менее чем i бит Pош t i , где t — число обнаруживаемых ошибочных бит. Ошибки независимы. Вероятность ошибки на бит p 1.

Задача 20. Для волоконно-оптического канала связи с

хэммингово расстояние (п;к) кода с обнаружением ошибок, обеспечивающего вероятность необнаруженной ошибки 10-12.

Задача 21. Для радиоканала с вероятностью ошибки на

минимальное хэммингово расстояние кода с обнаружением

минимальное хэммингово расстояние кода, обнаруживающего

20

ошибки и обеспечивающего вероятность необнаруженной

зованной шумовой помехи (или срыве синхронизации канала синхронизации слов) вероятность ошибки на бит p 0,5.

Определить число избыточных бит r, которое необходимо добавить к пакету информационных бит k для обнаружения ошибок, чтобы за время передачи пакета вероятность формирования ложной команды не превышала

2.2. Надежность канала связи

Готовность или коэффициент готовности канала связи определяется через относительное время (или через вероятность) безотказной работы канала связи:

A T Tп /T ,

где Т— требуемое время работы канала связи, TП — суммарное

время перерывов связи.

Зная требуемый коэффициент готовности, можно определить требования к надежности аппаратуры канала связи, которую характеризуют среднем временем безотказной работы

Т0.

Для аппаратуры без ремонта (восстановления) во время выполнения задания (самолетная, ракетная, спутниковая аппаратура) надежность аппаратуры в соответствии с экспоненциальным законом надежности характеризуется вероятностью безотказной работы за время Т выполнения

задания P0 T e T / T0 . Надежность аппаратуры с возможностью

ее восстановления (ремонта или замены неисправного ТЭЗ-а — типового элемента замены) характеризуется коэффициентом готовности аппаратуры

AГ T0 / T0 TВ ,

21

восстановления аппаратуры.

Задача 24. В приемную антенну стационарной станции спутниковой связи, работающей с геостационарным КА, два раза в год шумы Солнца попадают в основной лепесток диаграммы направленности на время 30 мин в день в течении 5 дней подряд в дни как весеннего так и осеннего равноденствий. При этом прием сигналов с геостационарного КА становится невозможным.

Определить готовность (относительное время работоспособности) спутниковых линий связи, ограничиваемую воздействием шумов Солнца.

Задача 25. Для самолетной аппаратуры принимаем, что за время полета самолета 5 часов вероятность безотказной работы должна быть не менее Р0(Т) = 0,999. Определить требования, предъявляемые к надежности самолетной аппаратуры (требуемое среднее время безотказной работы).

Задача 26. Судовая станция морской спутниковой связи должна создаваться без резервирования аппаратуры. Время восстановления отказавшей аппаратуры по международным требованиям составляет не более четырех суток (время движения судна до ближайшего порта, куда могут быть доставлены ТЭЗ-ы для замены неисправных блоков). Для коэффициента готовности AГ = 0,99 определить требования к

надежности ( T0 ) разрабатываемой аппаратуры станции

спутниковой связи.

Задача 27. Наземная станция спутниковой связи должна иметь коэффициент готовности аппаратуры AГ = 0,999. Время

восстановления аппаратуры принять равным одним суткам (время доставки ТЭЗ-а самолетом).

Определить требуемое среднее время безотказной работы, предъявляемое к разрабатываемой аппаратуре станции спутниковой связи.

22

2.3. Телекоммуникационный трафик

Рассмотрим телекоммуникационную сеть с представлением каналов по требованию типа «звезда» с базовой станцией (или коммутатором АТС) с числом каналов я. В качестве базовой станции можно рассматривать и ретранслятор системы спутниковой связи с числом каналов п в стволе ретранслятора. Обозначим число абонентов сети через N.

Принимаем, что статистические характеристики всех

(безразмерную) принято измерять в Эрлангах ( 0 1).

Для мобильного абонента, работающего в сотовой сети связи или спутниковой сети связи, принимают нагрузку = 0,01 Эрл, для стационарного телефонного абонента = 0,1 Эрл в час наибольшей нагрузки (ЧНН).

Нагрузка от N абонентов сети есть N Эрл. При большом числе абонентов N 1 суммарный поток вызовов от всех абонентов в теории массового обслуживания называется простейшим без последствия и описывается распределением Пуассона. Тогда вероятность того, что в системе из п каналов будут заняты k каналов дается формулой Эрланга

Вероятность того, что все я каналов будут заняты, так что будет дан отказ в связи любым другим абонентам (система массового обслуживания без постановки вызовов в очередь), равна

23