МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет»
Р.В. Семёнов
ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМ И СЕТЕЙ СВЯЗИ
Утверждено учебно-методическим советом университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2017
УДК 681.5:621.39(075.8) ББК 32.97я7
С 302
Семёнов Р.В. Основы автоматизации проектирования беспроводных систем и сетей связи: учеб. пособие / Р.В. Семенов. Воронеж: ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический университет», 2017. 168 с.
В учебном пособии рассматриваются вопросы автоматизации проектирования беспроводных систем и сетей связи. Подробно излагаются основы функционирования беспроводных систем связи и основные этапы их проектирования, методы теории принятия решений при их построении. Рассматриваются модели и методы анализа и синтеза беспроводных систем и сетей связи.
Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования по направлению 09.03.01 «Информатика и вычислительная техника» (направленность «Системы автоматизированного проектирования»), дисциплине «Автоматизация проектирования мобильных беспроводных сетей связи».
Табл. 30. Ил. 40. Библиогр.: 27 назв.
Рецензенты: кафедра вычислительной техники и информационных систем Воронежского
государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова
(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.К. Зольников);
д-р техн. наук, проф. О.Н. Чопоров
©Семенов Р.В., 2017
©ФГБОУ ВО «Воронежский государственный технический
университет», 2017
ВВЕДЕНИЕ
Современные тенденции в области информационных технологий обуславливают стремительный рост внедрения беспроводных систем и сетей связи в различных сферах деятельности человека. Уровень развития этих систем обеспечивается развитием беспроводных технологий передачи и обработки информации. Эволюция развития указанных технологий и постоянно возрастающие требования к качеству и диапазону предоставляемых телекоммуникационных услуг определяют необходимость применения методологии автоматизированного проектирования. Вместе с тем, учитывая степень важности решаемых задач, в рамках данной методологии требуется адекватное развитие методов анализа и синтеза проектируемых систем.
Проектирование беспроводных систем и сетей связи - это сложная комплексная задача, связанная с выбором их логической и физической структуры, точек размещения оборудования (например, базовых станций), изучением потребностей в услугах связи, прогнозированием спроса на них и выбором технологии, требуемых параметров оборудования и линий связи. Решение каждой из этих подзадач отражается на характеристиках проектируемой системы связи.
Данное учебное пособие посвящено вопросам автоматизации проектирования беспроводных систем и сетей связи. Рассматриваются методы теории принятия решений, такие как метод анализа иерархий, метод аналитических сетей, а также методы на основе теории нечетких множеств, применяемые при построении данных систем. Изложены теоретические основы комбинаторно-морфологического анализа и синтеза систем.
В учебном пособии особое внимание уделено решению задач формирования и выбора рациональных вариантов построения систем на основе морфологического и иерархического подходов. Приводятся примеры оптимального проектирования беспроводных систем связи.
3
Учебное пособие ориентировано на использование в самостоятельной работе студентов по дисциплине «Автоматизация проектирования мобильных беспроводных сетей связи», а также будет полезно при выполнении лабораторных, курсовых и дипломных работ.
4
1.ПРОЕКТИРОВАНИЕ БЕСПРОВОДНЫХ СИСТЕМ
ИСЕТЕЙ СВЯЗИ
1.1. Классификация беспроводных систем и сетей связи
Средствами связи называют совокупность технических и программных средств, служащих для передачи информации.
Сетью связи называют совокупность технических средств: узлов и линий связи, программных средств, обеспечивающих возможность подключения абонентского оборудования. Сеть связи состоит из множества базовых станций, узлов связи (коммутаторов) и линий присоединения базовых станций к узлам связи.
Система связи содержит сеть связи и подключенное к ней абонентское оборудование, при этом под беспроводной системой связи (БСС) понимается система связи, где информация передается по радиоканалу.
В настоящее время отсутствует общепринятая система классификации БСС, что связано с их постоянным развитием и совершенствованием, как показано на рис. 1.1 [1].
|
|
2G: циф- |
|
|
|
ровая |
|
1G: ана- |
|
беспровод- |
|
логовая |
|
ная сеть |
|
сотовая |
1991..1993 |
||
сеть |
|||
|
|
||
|
|
|
|
≈ 1984 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6G: |
|
|
|
|
|
|
5G и |
|
|
|
|
|
|
спутнико- |
|
|
|
|
5G: HetNets, |
|
вые сети |
|
|
|
|
высокоско- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4G: мобиль- |
|
ростной |
|
≈ 2025 |
|
|
ная связь с |
|
интернет |
|
|
|
|
широко- |
|
|
|
|
|
|
|
≈ 2020 |
|
|
|
3G: интег- |
|
полосным |
|
|
|
|
рирование |
|
доступом |
|
|
|
|
сервисов |
|
|
|
|
|
|
2008..2010 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
2000..2002 |
|
|
|
|
|
|
Время
Рис. 1.1. Эволюция поколения беспроводных технологий
5