Оперативное распределение радиоресурса спутника-ретранслятора при нестационарном входном потоке сообщений с учетом запаздывания в управлении
| Jazyk: | ruština |
|---|---|
| Rok vydání: | 2014 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Информационно-управляющие системы. |
| ISSN: | 1684-8853 |
| Popis: | Постановка проблемы: обширность зон обслуживания и, соответственно, абонентской базы спутников-ретрансляторов, с одной стороны, и принципиальная ограниченность их частотно-энергетического ресурса (радиоресурса), с другой стороны, требуют оперативного перераспределения радиоресурса между активными и пассивными радионаправлениями в целях повышения эффективности его использования. Целью работы является разработка метода управления распределением (резервированием) ресурса спутника-ретранслятора при вариации трафика, поступающего от различных земных станций, и математической модели процесса обслуживания нестационарного трафика, позволяющей оптимизировать управление для выбранного показателя эффективности. Результаты: сформулирована задача оперативного распределения (резервирования) радиоресурса спутника-ретранслятора в виде задачи нелинейного программирования и приведен пример ее решения при обслуживании нестационарного потока сообщений, формируемого группой речевых абонентов. В качестве модели нестационарного потока сообщений, формируемого речевыми абонентами с учетом подавления сигнала в паузах, использован модулированный марковский процесс и его частный случай - прерываемый пуассоновский процесс. Сущность предложенного метода управления состоит в гибком подключении дополнительного резерва при достижении очередью сообщений на входе земной станции определенного порога. Новизна подхода состоит в том, что оптимальное значение порога для каждой земной станции определяется не только статистическими характеристиками входящего потока, но и величиной запаздывания сигналов управления в спутниковой радиолинии. Для решения поставленной оптимизационной задачи нелинейного программирования разработана математическая модель процесса обслуживания модулированного марковского процесса с запаздыванием в подключении дополнительных каналов в виде трехмерной марковской цепи. Для этого в качестве ограничений приняты допущения об экспоненциальных законах распределения продолжительности периодов активности и пауз речи, задержки в подключении дополнительного ресурса и длительностей передачи отдельных сообщений и интервалов между ними. Снятие одного или нескольких из этих ограничений возможно путем расширения пространства состояний и, соответственно, размерности модели. Разработан алгоритм и приведен числовой пример решения поставленной задачи для случая, когда входной поток формируется лишь одним абонентом и описывается прерываемым пуассоновским процессом. Практическая значимость: разработанный метод оперативного перераспределения радиоресурса спутника-ретранслятора с учетом динамики неоднородного сетевого трафика позволит существенно (как показывает даже простейший пример, от 15 до 40 %) повысить емкость отечественных сетей спутниковой связи, включающих большое число малоканальных региональных земных станций. Purpose: Vast satellite-serviced area and subscriber base of satellite repeaters on the one hand and fundamental limitedness of their frequency-energetic resource (radio resource) on the other hand require operative radio resource redistribution between active and passive radio routes to enhance their operation efficiency. The goal of this research is development of a method to control distribution (reservation) of a satellite repeater resource under traffic variance provided by diverse satellite terminals, development of a mathematical model of a non-stationary traffic service process which allows optimizing control of a chosen efficiency factor. Methods: modulated Markov processes, tele-traffic theory, non-linear programming. Results: There have been formulated task of operative distribution (reservation) of satellite repeater radio resource in a form of non-linear programming problem; there has been given an example of its solution during service of a non-stationary message stream which is formed by a group of voice subscribers. Modulated Markov process and its particular case so called interrupted Poisson process has been used as a model of a non-stationary message stream formed by voice subscribers taking into account signal suppression in pauses. The essence of this control method is flexible connection of an additional reserve after achievement of a particular limit by message queue in input of satellite terminal. The novelty of the approach implies that the best limit value for each satellite terminal is defined either by statistical characteristic of input stream or by control signals lag factor in satellite radio-frequency line. To solve the given optimization problem of nonlinear programming there has been developed a mathematical model of service of modulated Markov process with time lag during connection of additional channels in a form of three dimensional Markov chain. In order to achieve this goal there has been accepted as restrictions an assumption about exponential rules of duration distribution of active periods and pauses, time lag of connection of additional resources, duration time of certain message transmission and an interval time between them. Removal of one or more of these restrictions is possible by widening of state space and dimensions of the model accordingly. There has been developed an algorithm for this problem solution and there has been given an example for the case when ingress flow is formed only by one subscriber and it is described by interrupted Poisson process. Practical importance: The developed method of operative distribution of satellite repeater radio resource with account of dynamics of heterogeneous network traffic will significantly increase capacity of the domestic satellite networks which include a lot of local satellite terminals (the simplest example indicates from 15 to 40 %). |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|
